基于LED环形光的实时半径补偿方法及测头装置

摘要

本发明公开了一种基于LED环形光的实时半径补偿方法及测头装置。是将接触式测头测球附近的被测自由曲面近似为微平面，用LED环形光投射到微平面上形成椭圆的投影线，并由CCD摄像机捕捉椭圆的投影线，然后根据椭圆长轴、短轴与测头坐标系x、y轴的夹角和长轴、短轴长度比值，计算得到微平面的单位法矢，取其外法线方向，最后利用该单位法矢的外法线方向对接触式测头进行实时半径补偿。该测头装置包括接触式测针、测针座、LED发射器、聚集反射镜、CCD摄像机、有机玻璃环、环形支架及其它附件。该方法简单，可以实现接触式测量数据的实时半径补偿；装置结构简单，易于实现。该装置应用于便携式坐标测量机，对缓变自由曲面的逆向测量效果良好。

主权项

1.一种基于LED环形光的实时半径补偿方法，其特征在于：该实时半径补偿方法是将接触式测头测球附近的被测自由曲面近似为微平面，用LED环形光投射到微平面上形成椭圆的投影线，并由CCD摄像机捕捉椭圆的投影线，然后根据椭圆长轴、短轴与测头坐标系x、y轴的夹角和长轴、短轴长度比值，计算得到微平面的单位法矢，取其外法线方向，最后利用该单位法矢的外法线方向对接触式测头进行实时半径补偿；所述的对接触式测头获得数据进行实时半径补偿的方法：当接触式测头接触被测自由曲面后，获得一个测点，记为P，该测点值为测头球心坐标值；将接触式测头测球附近的被测曲面上近似为微平面，用LED环形光投射到微平面上形成椭圆的投影线；CCD摄像机图像坐标系与接触式测头坐标系，经过坐标变换后重合，CCD摄像机捕捉椭圆的投影线，计算图像像素点数，得到长轴和短轴长度分别为OA′和OB′，根据式(1)计算单位法矢n与Z轴的夹角过A′作垂直于坐标系x轴的垂线得交点C′，计算图像像素点数，得到OA′和OC′的长度，得到OA′和OC′的长度，根据式(2)计算椭圆投影线长轴OA′与坐标系x轴的角度值θθ＝arcsin(OC′/OA′)     (2)根据已求得的θ、计算微平面的单位法矢n，即为根据式(3)，结合求得的单位法矢n对接触式测头获得的数据点P进半径补偿，得到补偿后的数据点P_real；P_real＝P-n·r            (3)。