一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于AGV和激光跟踪仪组合定位装置及方法，其采用搭建可自主导航与定位的AGV平台作为移动平台，可搭载多种三维测量设备，实现大规模测量过程中测量位置的全自动转移，提高整体测量效率。将激光跟踪仪的测量数据与AGV的定位数据进行融合处理，通过基准点匹配算法实现辅助基准点的识别与编号，采用平差法优化辅助基准点测量误差，自动构建高精度测量场，具有保证测量场整体精度，避免频繁的数据导出、数据整理等优势。通过AGV与双目摄影测量装置结合，自动对基准点进行测量，借助辅助基准点匹配方法，将测量基准点测量坐标投影至测量场全局坐标系中，避免因测量位置转移带来的测量误差积累问题，可实现部件的高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置及方法
本专利技术属于高精度定位领域，具体涉及一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置及方法。
技术介绍
近年来，我国航空制造业得到快速发展，超音速、超隐身、超大型等各式新型飞机成功研发并投入批量生产。然而，生产过程中暴露出许多亟待解决的问题，如大型飞机零部件和整机外形的高精度测量问题。目前，大型飞机零部件和整机外形的测量，通常是在待测量物体上放置密集的标靶或靶球作为公共基准点，随后，采用手持激光扫描仪分站位式扫描获取局部测量点云，并采用局部点云数据拼接的方法生成整体测量点云。该方法通过匹配相邻站位之间的公共基准点，求解出相邻站位间点云数据坐标系的转换关系，从而实现测量靶球的定位。在大型飞机零部件和整机外形的测量过程中，需要频繁地进行人工转站，而且点云数据拼接过程中会发生误差累积的现象，存在自动化程度低、劳动强度大和测量效率低等问题。现有技术中，中国专利CN103591891公开了一种室内空间测量定位系统的精密控制场精度溯源方法，该方法通过在测量场地中布置多台激光跟踪仪组网构建测量场，利用多台激光跟踪仪同时测量全局控制点和被测点，以全局控制点的三维坐标作为约束，解算被测点的三维坐标。该定位方法存在价格昂贵、灵活性差、自动化程度低等问题，无法实际应用。并且，此类通过多台激光跟踪仪组网的定位系统往往都存在控制复杂、成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种自动化程度高、成本低、易于控制且定位效率及精度高的基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置及方法。本专利技术所采取的技术方案为：一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，包括移动平台和激光跟踪仪，所述移动平台上端面固定搭载升降平台、系统控制模块和系统供电模块，所述激光跟踪仪固定设置在所述升降平台上；所述移动平台为带有激光雷达定位系统的AGV平台，所述系统供电模块为所述组合定位装置供电，所述移动平台、所述升降平台和所述激光跟踪仪分别与所述系统控制模块信号连接。进一步地，上述基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置还包括三角架，所述三角架固定在所述升降平台上端面上，所述激光跟踪仪固定设置在所述三角架顶部。进一步地，所述升降平台包括中间连接板、三个竖直设置的电动推杆和用于控制三个电动推杆伸缩的单片机，电动推杆底部通过螺钉固定在所述移动平台上，所述中间连接板水平设置并分别与所述三个电动推杆顶部通过螺钉固定连接；所述三角架底部通过螺栓固定在所述中间连接板上，所述单片机固定在任一电动推杆外侧面上；所述系统控制模块为搭载无线网卡的工控机，所述系统控制模块分别与所述单片机、所述激光跟踪仪和所述移动平台无线通信连接。进一步地，任一电动推杆初始高度为600mm，上升最大高度为1100mm；所述三角架高度为500mm。进一步地，所述系统供电模块采用工业移动电源。一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位方法，包括如下步骤：步骤S1、在测量场地中布置若干多用途标靶作为辅助基准点，多用途标靶的布置数量应保证覆盖整个测量场空间；步骤S2、驱动移动平台，开启激光雷达扫描构建导航地图；步骤S3、根据测量场的高度，调整升降平台，使得激光跟踪仪达到测量场一半的高度；步骤S4、驱动移动平台至任一测量站位位置，记录激光跟踪仪的当前空间位置作为测量原点，通过激光跟踪仪对距离该测量原点设定距离范围内的所有辅助基准点进行测量，待该测量站位位置测量完毕后，驱动移动平台至下一测量站位位置，直至所有辅基准点都测量完毕；单个辅助基准点测量时，采用手持一枚跟踪靶球激活激光跟踪仪，将跟踪靶球放置在多用途靶标上，读取激光跟踪仪测量值的方式完成；在导航地图中，采用既有的辅助基准点匹配算法，实现各辅助基准点的识别和编号；步骤S5、通过平差法，解算辅助基准点坐标并构建高精度测量场；步骤S6、在待定位部件上布置摄影测量靶标作为测量基准点；步骤S7、卸下激光跟踪仪和三角架，将双目摄影测量装置安装布置在升降平台上，驱动移动平台沿着人为设定的路径移动，对测量基准点进行测量，同时，通过双目摄影测量装置对辅助基准点进行再次测量；通过匹配辅助基准点，将各测量基准点对齐至高精度测量场中，计算出各测量基准点的全局坐标，实现测量基准点的定位。进一步地，步骤S4具体包括：步骤S401、读取第一个测量站位位置所有辅助基准点空间坐标集合其中，i为该站位下辅助基准点的数量；读取激光跟踪仪当前空间定位坐标O1＝(x,y,z)作为原点，将集合P1中的辅助基准点空间坐标与原点O1相加，添加至辅助基准点总集合M中，并依次进行编号，辅助基准点总集合M初始为空集；步骤S402、读取下一测量站位位置所有辅助基准点空间坐标集合和激光跟踪仪当前对应空间定位坐标Oj，其中，j为测量站位的编号，t为对应测量站位位置下辅助基准点的数量；将集合Pj中的辅助基准点空间坐标与空间定位坐标Oj相加，得到集合Tj；步骤S403、通过ICP匹配算法，找到辅助基准点总集合M和集合Tj的公共辅助基准点G；步骤S404、计算辅助基准点差集Nj＝Tj-G，将集合Nj中的辅助基准点添加至辅助基准点总集合M中，并添加编号；步骤S405、如果已经是最后一站测量站位，则结束，得到最终的辅助基准点总集合M；否则，执行步骤S402至步骤S404。进一步地，步骤S7具体包括：步骤S701、卸下激光跟踪仪和三角架，将双目摄影测量装置通过螺栓安装在中间连接板上；在导航地图上绘制移动平台运动路径，并设置定位采集间隔为L；步骤S702、开启移动平台自主导航模式，移动平台沿运动路径每移动L距离暂停移动；步骤S703、开启双目摄影测量装置，对视角内所有的辅助基准点和测量基准点进行测量，得到基准点测量集合其中，k为双目摄影测量位置编号，s为基准点的编号；步骤S704、采用RANSAC匹配算法，找到集合Wk和辅助基准点总集合M中的共同的辅助基准点集合B，计算集合差集Ck＝Wk-B，得到测量基准点集合Ck；步骤S705、如果辅助基准点集合B中共同辅助基准点达到4个及以上，则根据公共点转换原则，将测量基准点集合Ck中的测量基准点映射到高精度测量场中，实现测量基准点的全局定位；步骤S706、重复步骤S703至步骤S705，直至移动平台走完整个运动路径。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的基于AGV和激光跟踪仪组合定位装置及方法，基于测量场构建驱动，采用搭建可自主导航与定位的AGV平台作为测量移动平台，可搭载多种三维测量设备，实现大规模测量过程中测量位置的全自动转移，提高整体测量效率。本专利技术中，将激光跟踪仪的测量数据与AGV的定位信息进行融合处理，通过基准点匹配算法，实现辅助基准点的识别与编号，随后采用平差法，优化辅助基准点测量误差，自动构建高精度测量场，具有保证测量场整体精度，避免频繁的数据导出、数据整理等优势。通过AGV与双目摄影测量装置结合，自动对基准点进行测量，随后借助辅助基准点匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，包括移动平台(1)和激光跟踪仪(4)，移动平台(1)上端面固定搭载升降平台(2)、系统控制模块(5)和系统供电模块(6)，激光跟踪仪(4)固定设置在升降平台(2)上；移动平台(1)为带有激光雷达定位系统的AGV平台，系统供电模块(6)为所述组合定位装置供电，移动平台(1)、升降平台(2)和激光跟踪仪(4)分别与系统控制模块(5)信号连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，包括移动平台(1)和激光跟踪仪(4)，移动平台(1)上端面固定搭载升降平台(2)、系统控制模块(5)和系统供电模块(6)，激光跟踪仪(4)固定设置在升降平台(2)上；移动平台(1)为带有激光雷达定位系统的AGV平台，系统供电模块(6)为所述组合定位装置供电，移动平台(1)、升降平台(2)和激光跟踪仪(4)分别与系统控制模块(5)信号连接。


2.根据权利要求1所述的基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，还包括三角架(3)，三角架(3)固定在升降平台(2)上端面上，激光跟踪仪(4)固定设置在三角架(3)顶部。


3.根据权利要求2所述的基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，升降平台(2)包括中间连接板(23)、三个竖直设置的电动推杆(21)和用于控制三个电动推杆(21)伸缩的单片机(22)，电动推杆(21)底部通过螺钉固定在移动平台(1)上，中间连接板(23)水平设置并分别与所述三个电动推杆(21)顶部通过螺钉固定连接；三角架(3)底部通过螺栓固定在中间连接板(23)上，单片机(22)固定在任一电动推杆(21)外侧面上；系统控制模块(5)为搭载无线网卡的工控机，系统控制模块(5)分别与单片机(22)、激光跟踪仪(4)和移动平台(1)无线通信连接。


4.根据权利要求3所述的基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，任一电动推杆(21)初始高度为600mm，上升最大高度为1100mm；三角架(3)高度为500mm。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于AGV与激光跟踪仪的组合定位装置，其特征在于，系统供电模块(6)采用工业移动电源。


6.一种基于AGV与激光跟踪仪的组合定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、在测量场地中布置若干多用途标靶作为辅助基准点，多用途标靶的布置数量应保证覆盖整个测量场空间；
步骤S2、驱动移动平台(1)，开启激光雷达扫描构建导航地图；
步骤S3、根据测量场的高度，调整升降平台(2)，使得激光跟踪仪(4)达到测量场一半的高度；
步骤S4、驱动移动平台(1)至任一测量站位位置，记录激光跟踪仪(4)的当前空间位置作为测量原点，通过激光跟踪仪(4)对距离该测量原点设定距离范围内的所有辅助基准点进行测量，待该测量站位位置测量完毕后，驱动移动平台(1)至下一测量站位位置，直至所有辅基准点都测量完毕；单个辅助基准点测量时，采用手持一枚跟踪靶球激活激光跟踪仪(4)，将跟踪靶球放置在多用途靶标上，读取激光跟踪仪(4)测量值的方式完成；在导航地图中，采用既有的辅助基准点匹配算法，实现各辅助基准点的识别和编号；
步骤S5、通过平...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪俊，杨建平，曾坤，刘炼，张伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32