基于激光多边法的坐标测量系统最佳布局.pdf

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1、第41卷第7期中国激光Vo1．41，No．72014年7月CHINESEJOURNALOFLASERSJuly，2014基于激光多边法的坐标测量系统最佳布局胡进忠余晓芬任兴赵达(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥230009)摘要基于激光多边法的坐标测量系统的测量精度受到其布局方式的影响。前期研究中通过对无目标点自标定模型误差传递规律的理论分析，将系统的布局方式优化为直角三棱锥布局。在此基础上，通过对线性化后的系统测量模型进行误差分析，发现当该测量模型系数矩阵的条件数取得最小值时，得到系统的最佳布局方式为直角正三棱锥布

2、局。仿真结果表明，直角正三棱锥布局可有效保证系统的测量精度。关键词测量；直角正三棱锥布局；条件数；最佳布局中图分类号TH721文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O1441．0708001OptimalLayoutofThree·DimensionalCoordinateMeasurementSystemBasedonLaserMulti—LaterationHuJinzhongYuXiaofenRenXingZhaoDa(SchoolofInstrumentScienceandOpto．ElectronicsEngin

3、eering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei，Anhui230009，China)AbstractThemeasurementaccuracyofthethree—dimensiona1(3D)coordinatemeasuringsystembasedon1asermulti．1aterationisinfluencedbyitslayout．Inpreviousstudy，thesystemSlayoutisoptimizedforthetri—rectangularpyramidlayo

4、utbytheoreticalanalysisofthenon-targetself-calibrationmode1．Onthisbasis，througherroranalysisofthelinearizedmeasurementmodelofthesystem，itiSfoundthattheoptimaIlayout，thatiSthetri—rectangularregularpyramid1ayout。iSobtained，whentheconditionnumberofthecoefficientmatrixof

5、themeasurementmode1achievesminimum．Simulationresultsshowthatthetri—rectangularregularpyramidlayoutcanefficientlyensuretheaccuracyofthesystem．Keywordsmeasurement；tri—rectangularregularpyramidlayout；conditionnumber；optimallayoutOCIScodes12O．3930；120．5700；280．34001引言不合理

6、导致此类系统的实际测量精度普遍低于理论精度，甚至会导致激光测长的高精度失去意义。因现代大型装备制造业的快速发展，如航空航天、此研究系统的布局方式亦或最佳布局问题具有重要大型船舶和核工业等，不断推动着大尺寸测量技意义D-]o]。在前期研究⋯]中，通过对无目标点自标术卜的更新进步。基于激光多边法的坐标测量系定模型误差传递规律的理论分析，已将系统的布局统正是瞄准这一背景需求而提出的，该系统具有超方式优化为直角三棱锥布局，但3个直角坐标分量大空间、柔性、现场测量和自标定等优点。系统的测究竟该如何取值，即系统的最佳布局问题，还需作进量模型

7、中只利用距离信息，因此在理论上具有很高的精度]。参考文献E8]同时指出由于布局方式一步讨论。收稿日期：2013—12—02；收到修改稿日期：2014—01—22基金项目：国家自然科学基金(51275149)作者简介：胡进忠(1986一)，男，博士研究生，主要从事大尺寸测量和算法分析等方面的研究。E-mail：hujinzhong402@126．com导师简介：余晓芬(1954一)，女，教授，博士生导师，主要从事大尺寸测量和现代检测技术等方面的研究。E—mail：yuxiaofen99@l26．cornt77激光本文简要介绍基于激

8、光多边法的坐标测量系统的测量原理，通过线性化后的系统测量模型进行误差分析，得到了系统的最佳布局。2系统测量原理■一图1是系统的测量原理示意图。图中方框点代表测量基站，三角点代表目标。现假设已知测量基TM～站M坐标为(，⋯)(i一1，2，⋯，)，再设所求目标T的坐