平面或曲面内无导轨二维运动物体的位移和姿态的非接触测量方法

摘要

平面或曲面内无导轨二维运动物体的位移和姿态的非接触测量方法，属于二维运动物体的位移和姿态测量方法领域。解决了现有非接触式测量方法中被测设备上安装设备多、安装复杂、测量方法复杂和跟踪速度受限的问题。本发明将两个光电位置敏感器固定在待测运动物体表面，在待测运动物体在静止时，在相对运动平面或曲面内建立水平平面直角坐标系，确定两个光电位置敏感器的初始位置，使待测运动物体进行二维运动，光电位置敏感器用于实时采集相对运动平面或曲面的图像信息，每个光电位置敏感器均通过比较连续两幅或多幅图像信息，对两个光电位置敏感器的获得的位移的变化量进行积分，再根据初始位置获得运动物体的位移和姿态信息。它应用在测量领域。

主权项

平面或曲面内无导轨二维运动物体的位移和姿态的非接触测量方法，其特征在于，该方法的具体过程为，步骤一，将两个光电位置敏感器固定在待测运动物体表面，且两个光电位置敏感器的信号输入端均与相对运动平面或曲面相对设置，并与相对运动平面或曲面保留一定距离，保证两个光电位置敏感器与相对运动平面或曲面之间的垂直距离均大于0且小于1cm，两个光电位置敏感器的信号输出端均通过有线或无线传输的方式与计算机的数据信号输入端连接；所述的两个光电位置敏感器分别为1号光电位置敏感器和2号光电位置敏感器，步骤二，待测运动物体在静止时，在相对运动平面或曲面内建立水平平面直角坐标系，以待测运动物体上1号光电位置敏感器在t₀时刻的初始位置(x₁(t₀)、y₁(t₀))作为在相对运动平面或曲面内原点，以1号光电位置敏感器指向2号光电位置敏感器的方向作为在相对运动平面或曲面内建立的水平平面直角坐标系的x轴方向，在垂直x轴的方向建立y轴，待测运动物体在静止时，2号光电位置敏感器在t₀时刻的初始位置为(x₂(t₀)、y₂(t₀))，所述的相对运动平面或曲面作为基准面；步骤三，使待测运动物体进行二维运动，光电位置敏感器用于实时采集相对运动平面或曲面的图像信息，每个光电位置敏感器均通过比较连续两幅或多幅图像信息，得出两个光电位置敏感器的位移的变化量Δx₁(k)、Δy₁(k)、Δx₂(k)和Δy₂(k)，并将两个光电位置敏感器位移的变化量发送至计算机，所述的k为正整数，其中，变化量Δx₁(k)表示1号光电位置敏感器的测量基点在基准面内沿x轴方向的位移变化量，变化量Δy₁(k)表示1号光电位置敏感器的测量基点在基准面内沿y轴方向的位移变化量，Δx₂(k)表示2号光电位置敏感器的测量基点在基准面内沿x轴方向的位移变化量，Δy₂(k)表示2号光电位置敏感器的测量基点在基准面内沿y轴方向的位移变化量，步骤四，计算机通过公式一和公式二对位移的变化量Δx₁(k)和Δy₁(k)分别进行积分处理，得到1号光电位置敏感器在基准面中的实时位置坐标(x₁、y₁)，所述的x₁和y₁为无导轨二维运动物体相对运动平面或曲面的位移量，其中，x₁＝x₁(t₀)+∑Δx₁(k)  (公式一)、y₁＝y₁(t₀)+∑Δy₁(k)  (公式二)；计算机通过公式三和公式四对位移的变化量Δx₂(k)和Δy₂(k)分别进行积分处理，获得2号光电位置敏感器在基准面中的实时位置坐标(x₂、y₂)，其中，x₂＝x₂(t₀)+∑Δx₂(k)  (公式三)、y₂＝y₂(t₀)+∑Δy₂(k)  (公式四)；步骤五，将实时位置坐标(x₁、y₁)和实时位置坐标(x₂、y₂)的两点连线与基准面内水平平面直角坐标系x轴之间的夹角θ为：$\theta =\arctan \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$  (公式五)，所述的夹角θ为平面或曲面内无导轨二维运动物体的姿态。