一种基于激光跟踪仪的手持式便携测量工具及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于激光跟踪仪的手持式便携测量工具及其测量方法，其测量工具为测量笔，测量笔由圆锥形笔头和包含靶球座定位孔的笔杆组成，将靶球座安装在笔杆上后，笔头笔尖对准接触测量点，手持靶球引光至靶球座上，慢慢转动测量笔杆，分别在四个位置保持稳定，激光跟踪仪分别测量靶球四个位置的坐标值，即可计算出笔头处测量点的位置坐标。本发明特点在于：1）测量点处不需加工靶球座定位孔，仅保证测量点所在微小平面能使测量笔转动时笔尖保持稳定对准即可；2）测量笔无需标定，测量笔制造误差和形位公差对测量结果精确度无影响；3）结构简单，使用方便，算法可编程至激光跟踪仪控制程序中，适用面广。

主权项

一种基于激光跟踪仪的手持式便携测量工具的测量方法，所述基于激光跟踪仪的手持式便携测量工具包括测量笔及作为激光跟跟踪仪附件的靶球座(3)和靶球(4)，所述测量笔包括包含有靶球座定位孔(5)的笔杆(2)和笔头(1)两部分，所述靶球座(3)通过靶球座定位孔(5)安装在笔杆(2)上，所述笔头笔尖对准接触测量点，手持靶球(4)引光至靶球座(3)上，所述笔头(1)与笔杆(2)采用螺纹连接，其特征在于：包括如下步骤1)安装靶球座到测量笔上，手持测量笔使笔头笔尖与测量点保持定点接触；2)手持靶球引光至靶球座上，手持测量笔保持稳定，激光跟踪仪测量靶球位置；3)轻轻调整转动测量笔角度，笔尖保持与测量点定点接触，测量靶球其余3个位置的坐标，进而共得到靶球四个位置的坐标值；4)测量数据处理，计算得到测量点坐标，其中解算方法如下：靶球四个测量点坐标为P_i(x_i,y_i,z_i)，其中i＝1,2,3,4，设激光跟踪仪测出的靶球坐标点距离测量点距离为R，由于测量时笔头笔尖与测量点保持定点接触，测量笔小幅度转动，因此测量过程中R为定值，设测量点坐标为P(x,y,z)则有：$\left\{\begin{array}{c}{\left(x_1-x\right)}^2+{\left(y_1-y\right)}^2+{\left(z_1-z\right)}^2=R^2\\ {\left(x_2-x\right)}^2+{\left(y_2-y\right)}^2+{\left(z_2-z\right)}^2=R^2\\ {\left(x_3-x\right)}^2+{\left(y_3-y\right)}^2+{\left(z_3-z\right)}^2=R^2\\ {\left(x_4-x\right)}^2+{\left(y_4-y\right)}^2+{\left(z_4-z\right)}^2=R^2\end{array}\right.$上式中，分别用第一式减去其余三式，得到：$\left\{\begin{array}{c}{A}_{1}x+B_{1}y+C_{1}z=D_1\\ A_{2}x+B_{2}y+C_{2}z=D_2\\ A_{3}x+B_{3}y+C_{3}z=D_3\end{array}\right.$其中：A_i＝2(x₁‑x_i+1)，B_i＝2(y₁‑y_i+1)，C_i＝2(z₁‑z_i+1)，i＝1,2,3，即上式为一个线性方程组，解方程组可求得P(x,y,z)坐标值。