合肥工业大学程真英获国家专利权
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龙图腾网获悉合肥工业大学申请的专利微纳米级多传感器测量机坐标统一方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116576774B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310557057.0,技术领域涉及:G01B11/00;该发明授权微纳米级多传感器测量机坐标统一方法是由程真英;徐东见;刘云龙;李瑞君设计研发完成,并于2023-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本微纳米级多传感器测量机坐标统一方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种微纳米级多传感器测量机坐标统一标定方法,设置标定器,利用微纳米白光干涉仪和三坐标测量机分别对标定器各测量面进行测量,获得各测量面在对应坐标系中的空间方程及标定器上端面中心点的空间坐标及方向向量,利用所获得的数据计算出两坐标间的平移矩阵和旋转矩阵,以确定白光干涉仪和三坐标测量机坐标系间的空间位置关系并将三坐标测量机所测量数据统一到白光干涉仪坐标系中,从而实现微纳米级多传感器测量机的坐标统一。
本发明授权微纳米级多传感器测量机坐标统一方法在权利要求书中公布了:1.微纳米级多传感器测量机坐标统一标定方法,所述微纳米级多传感器测量机是采用三坐标机和干涉仪进行组合测量,所述三坐标机为微纳米三坐标测量机,所述干涉仪为白光干涉仪,其特征是:设置标定器,其为同一平面上固定设置的两只大小相等的圆柱体,各圆柱体包含两个不同的测量面,分别是作为标定立面2的圆柱面,以及作为标定端面3的圆柱体上端面,在所述各标定端面3中至少有两条过中心点的痕迹线4,所述痕迹线4将标定端面等分,痕迹线4是形成在标定端面3上的凹痕或凸痕;设置标定方法是按如下步骤进行: 步骤1:将干涉仪坐标系O1-XYZ记为坐标系O1,采用干涉仪对标定端面3进行测量,获得针对标定端面3和痕迹线4的干涉仪测量数据,利用所述干涉仪测量数据拟合获得两只圆柱体的标定端面3在坐标系O1中的空间平面方程A1和A2,并获得两只圆柱体的痕迹线4在坐标系O1中的空间直线方程集B1和B2,通过计算直线交点分别获得两只圆柱体的标定端面在坐标系O1下的中心点和中心点,所述步骤1按如下过程进行: 1.1:采用干涉仪分别测量标定器中两只圆柱体的标定端面3,一一对应获得各标定端面3的一组三维点云数据; 1.2:针对其中一只圆柱体,利用其三维点云数据进行最佳平面方程拟合,获得其在坐标系O1中标定端面3的空间平面方程A1如式1,并获得空间平面方程A1的法向量如式2: 1; 2; 其中:均为空间平面方程A1的系数;以X0,Y0和Z0表征坐标系O1下平面方程A1的变量;利用其三维点云数据中的痕迹线4数据进行空间直线方程拟合,获得坐标系O1中的空间直线方程集B1,对空间直线方程集B1内的各道痕迹线联立计算获得交点,所述交点即为中心点,以表示中心点在坐标系O1下的空间坐标,即:; 1.3:针对另一只圆柱体,按步骤1.2的相同方法获得中心点的坐标,以表示中心点在坐标系O1下的空间坐标,即; 步骤2:将三坐标测量机坐标系O2-XYZ记为坐标系O2,利用三坐标机对标定立面2和标定端面3进行测量,获得针对标定立面2和标定端面3的三坐标机测量数据,利用所述三坐标机测量数据拟合获得两只圆柱体在坐标系O2下的测量面空间方程,利用所述测量面空间方程计算获得两只圆柱体标定端在坐标系O2下的中心点和中心点;所述步骤2按如下过程进行: 2.1:针对其中一只圆柱体,利用其三坐标机测量数据进行拟合,分别获得由式3表征的坐标系O2下的上端面空间平面方程C,由式4表征的侧立面圆柱方程D,以及由式5表征的上端面空间平面方程C的法向量: 3; 4; 5; 其中:均为空间平面方程C的系数,以X1,Y1和Z1表征坐标系O2下平面方程C的变量;以X2,Y2和Z2表征坐标系O2下圆柱方程D的变量;以表示圆柱体轴线上的点的坐标,即:;以表征圆柱体轴线向量,即:;为圆柱体半径;通过对空间平面方程C和侧立面圆柱方程D进行求解,获得中心点Q1:由侧立面圆柱方程D获得其轴线上点及圆柱体轴线射线向量,构建以点为射线起点的圆柱体轴线射线的参数方程为: ; 其中:为常量,且;根据的不同取值获得射线上不同的点,联立圆柱体轴线射线与空间平面方程C求解获得交点,所述交点即为中心点,以表示中心点在坐标系O2下的空间坐标,即:; 2.2:针对另一只圆柱体,按步骤2.1的相同方法获得中心点的坐标,以表示中心点在坐标系O2下的空间坐标,即:; 步骤3:利用中心点和中心点获得坐标系O1和坐标系O2之间的平移矩阵; 步骤4:由坐标系O1下的中心点与标定端面法向量构建属于坐标系O1的空间向量,由坐标系O2下的中心点与标定端面法向量构建属于坐标系O2的空间向量,利用所述空间向量和构建罗德里格斯旋转方程,求解可约束坐标系O1与坐标系O2之间X、Y轴方向旋转自由度的空间旋转矩阵;由坐标系O1下的中心点和构建属于坐标系O1的空间向量;由坐标系O2下的中心点和构建属于坐标系O2的空间向量,利用空间向量和构建罗德里格斯旋转方程,求解可约束坐标系O1与坐标系O2之间Z轴方向旋转自由度的空间旋转矩阵;则,坐标系O1与坐标系O2之间的空间旋转矩阵R为:; 步骤5:根据所述平移矩阵和空间旋转矩阵将坐标系O2统一到坐标系O1中实现坐标统一。
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