用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法与流程

本发明涉及一种激光雷达测量方法，更具体的说，本发明主要涉及一种用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法。

背景技术：

1、传统筒体类工件的检测都是基于转子或中心轴的几何装配关系及表面形貌测量，尤其是轴线长度达到9米以上的筒体工件，主要依赖人工使用传统方法检测，需要反复吊装转子或中心轴完成装配关系检测，存在以下问题：一是效率低，接触式测量需逐点采集，耗时较长，难以覆盖大面积复杂曲面。二是精度受限，人工检测易受主观因素影响，且对深沟槽、齿尖等隐蔽部位难以精准定位。三是动态适应性差，现有系统难以实时跟踪工件与测量设备的相对位姿变化，导致多位置测量数据融合误差大。四是安全隐患非常大，汽轮机定子等大型工件的反复吊装存在非常大的安全隐患。人员在内部工作存在踏空等安全隐患。五是异物掉落几率大，检测人员在缸面及内部测量器具极其容易掉落。因此有必要针对大型筒体工件的内腔测量系统及方法做进一步的研究和改进。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，以期望解决现有技术中对于大型筒体工件内壁尺寸，尤其是异形部尺寸的测量效率低下，精度受限以及动态适应性差等技术问题。

2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、本发明所提供的一种用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤a、激光雷达的激光束扫描反射镜后获得镜面的点云数据，然后通过拟合并去除噪点后，得到雷达坐标系下反射镜的镜面坐标；反射镜的镜面具有粗糙部与反射部，所述粗糙部置于反射部的周围，所述反射部用于反射激光雷达从待测筒体的端部轴向射入的激光束至待测筒体径向的内壁上，所述粗糙部用于使激光雷达通过激光束扫描所述反射镜的镜面在雷达坐标系下的镜面坐标；反射镜安装在转动台上，所述转动台上安装有第二光学靶球。

5、步骤b、激光跟踪仪扫描第二光学把球所在的位置，从而获得跟踪仪坐标系下反射镜的镜面坐标，并通过所述跟踪仪坐标系下反射镜的镜面坐标校正雷达坐标系下反射镜的镜面坐标，并使两者保持一致。

6、作为优选，进一步的技术方案是：所述方法还包括激光跟踪仪与激光雷达通过在待测筒体内壁的至少三个共同测点，统一雷达坐标系与所述跟踪仪坐标系。

7、更进一步的技术方案是：所述方法还包括以激光跟踪仪的所在位置为基准建立待测筒体的工件坐标系，从而得到所述工件坐标系与跟踪仪坐标系之间的转换矩阵，使工件坐标系下的点坐标与跟踪仪坐标系或雷达坐标系下的点坐标可通过所述转换矩阵相互转换。

8、更进一步的技术方案是：雷达坐标系下的镜面坐标用于建立镜像变换矩阵，通过镜像变换矩阵可将反射镜中呈现的像点转换为待测筒体内壁上的物点。

9、更进一步的技术方案是：方法还包括通过点云拟合算法，由测量物点的坐标获得待测筒体内腔圆周特征的尺寸，待测筒体内腔圆周特征的尺寸包括待测筒体内壁上齿的横向位置、齿到轴心的半径、齿的厚度当中的任意一种或多种。

10、更进一步的技术方案是：所述待测筒体内壁上的物点处于雷达坐标系之下，通过所述转换矩阵转换至工件坐标系下进行运算和评价。

11、更进一步的技术方案是：所述工件坐标系为激光跟踪仪扫描第一光学靶球所在的位置所建立，所述第一光学靶球安装在待测筒体内壁上；所述激光跟踪仪与激光雷达在待测筒体内的至少三个共同测点为三个所述第一光学靶球。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过获取并校正反射镜的镜面坐标，从而更有利于建立镜像变换矩阵，进而可将反射镜中呈现的像点转换为待测筒体内壁上的物点。

13、通过在贯穿待测筒体轴向的导轨上设置可移动的反射镜，并由转动台带动反射镜转动，进而可将待测筒体端部激光雷达轴向射入的激光束沿径向反射至其内壁上，通过反射镜偏折激光雷达扫描线，完成待测筒体内腔圆周各特征的扫描与测量，进而避免筒体内腔异形等不规则的结构阻挡激光束；通过移动小车带动反射镜在导轨上移动，进而完成待测筒体多处内腔齿的扫描与测量。

1.一种用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述方法还包括激光跟踪仪与激光雷达通过在待测筒体内壁的至少三个共同测点，统一雷达坐标系与所述跟踪仪坐标系。

3.根据权利要求1或2所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述方法还包括以激光跟踪仪的所在位置为基准建立待测筒体的工件坐标系，从而得到所述工件坐标系与跟踪仪坐标系之间的转换矩阵，使工件坐标系下的点坐标与跟踪仪坐标系或雷达坐标系下的点坐标可通过所述转换矩阵相互转换。

4.根据权利要求3所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述雷达坐标系下的镜面坐标用于建立镜像变换矩阵，通过所述镜像变换矩阵可将反射镜中呈现的像点转换为待测筒体内壁上的物点。

5.根据权利要求4所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述方法还包括通过点云拟合算法，由测量物点的坐标获得待测筒体内腔圆周特征的尺寸，所述待测筒体内腔圆周特征的尺寸包括待测筒体内壁上齿的横向位置、齿到轴心的半径、齿的厚度当中的任意一种或多种。

6.根据权利要求4所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述待测筒体内壁上的物点处于雷达坐标系之下，通过所述转换矩阵转换至工件坐标系下进行运算和评价。

7.根据权利要求3所述的用于筒体异形内壁测量的反射镜坐标获取方法，其特征在于：所述工件坐标系为激光跟踪仪扫描第一光学靶球所在的位置所建立，所述第一光学靶球安装在待测筒体内壁上；所述激光跟踪仪与激光雷达在待测筒体内的至少三个共同测点为三个所述第一光学靶球。