本發(fā)明涉及一種標(biāo)準(zhǔn)器，尤其是涉及一種針對多傳感器測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)、誤差修正以及坐標(biāo)量值溯源的標(biāo)準(zhǔn)器。本發(fā)明還涉及一種用于檢測多傳感器聯(lián)合誤差的方法。

背景技術(shù)：

隨著汽車摩托車、航空航天、高鐵、船舶、醫(yī)療器械等先進(jìn)制造領(lǐng)域的飛速發(fā)展，大量高端產(chǎn)品使用了復(fù)雜零件，這些零件具有多尺度特征尺寸和測量難度大的特點(diǎn)，其精度直接影響產(chǎn)品最終質(zhì)量及使用壽命。任何單一傳感器都不能完成此類零件的全部特征測量。在幾何量測量領(lǐng)域，多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)利用光學(xué)-影像-接觸式傳感器之間的互補(bǔ)性，成為了復(fù)雜零部件多要素高精度測量的重要手段，而集成不同類型傳感器的復(fù)合式測量方式也正成為工業(yè)檢測的重要發(fā)展趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，多傳感器坐標(biāo)測量機(jī)大都分布在各企業(yè)的高端產(chǎn)品制造加工領(lǐng)域。以重慶先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)為例，長安汽車、力帆、長安工業(yè)、四聯(lián)儀器儀表、重慶機(jī)床、綦江齒輪等多家企業(yè)都引進(jìn)了不同類型的多傳感器坐標(biāo)測量機(jī)，用于汽車模具、汽缸蓋、渦輪、葉片、凸輪、機(jī)身及不規(guī)則空間型面的復(fù)雜零件多要素三維幾何測量。

標(biāo)準(zhǔn)器是坐標(biāo)測量系統(tǒng)驗(yàn)證檢測和復(fù)檢檢測的關(guān)鍵。由于圖像傳感器、光學(xué)傳感器多屬于2D測頭，采用非接觸測量方式；接觸式傳感器屬于3D測頭，采用接觸測量方式；因此，需要找到一種三種傳感器測量均能夠適用的標(biāo)準(zhǔn)器。

由于現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)器不能同時(shí)適用于不同類型的傳感器，因此現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)器不能實(shí)現(xiàn)對多傳感器測量系統(tǒng)聯(lián)合誤差(聯(lián)合測量值與實(shí)際值之間的誤差)的檢測，只能針對不同類型的傳感器采用不同類型的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行各自的誤差檢測，但是多傳感器測量系統(tǒng)的輸出值是綜合了各個(gè)傳感器的測量值而計(jì)算出的具有極高精確性的聯(lián)合測量值。

因此，研究適用于多傳感器坐標(biāo)測量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)器，實(shí)現(xiàn)對多傳感器坐標(biāo)測量機(jī)性能評定十分迫切，這將直接影響先進(jìn)制造企業(yè)最終生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而提升其在高端產(chǎn)品市場的競爭力，對于全面提升我國先進(jìn)制造業(yè)的技術(shù)水平并促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同增值發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供一種用于多傳感器測量系統(tǒng)的多球板標(biāo)準(zhǔn)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)器不能同時(shí)適用于不同類型的傳感器進(jìn)行誤差檢測的技術(shù)問題，能夠同時(shí)滿足同時(shí)具有光學(xué)、圖像、接觸式傳感器的多傳感器測量系統(tǒng)對聯(lián)合誤差進(jìn)行檢測的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)手段：一種用于多傳感器測量系統(tǒng)的多球板標(biāo)準(zhǔn)器，包括板體，所述板體上表面按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布有標(biāo)準(zhǔn)球；所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括按正四邊形或正八邊形路徑延伸布置的一級節(jié)點(diǎn)，所述一級節(jié)點(diǎn)位于正四邊形或正八邊形的頂點(diǎn)上；所述一級節(jié)點(diǎn)按如下規(guī)律至少衍生出二級節(jié)點(diǎn)：以相鄰兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組并向外衍生出兩個(gè)下一級節(jié)點(diǎn)，該衍生組中兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)分別沿著以自身為端點(diǎn)并與它們兩者自身的連線呈135°的射線方向，以相等的延伸距離衍生出各自的下一級節(jié)點(diǎn)；所述各標(biāo)準(zhǔn)球?qū)?yīng)于各節(jié)點(diǎn)位置固定安裝在板體上。

上述技術(shù)方案中，一級節(jié)點(diǎn)按照正四形路徑延伸時(shí)，使得標(biāo)準(zhǔn)器上同時(shí)具有2個(gè)橫向距離和2縱向距離，在向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)后便能同時(shí)滿足至少3個(gè)斜向±45°距離、至少3個(gè)橫向距離和至少3個(gè)縱向距離的測量；一級節(jié)點(diǎn)按照正八邊形路徑延伸時(shí)能夠同時(shí)具有斜向±45°距離、縱向和橫向距離，在向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)后便能同時(shí)滿足至少3個(gè)斜向±45°距離、至少3個(gè)橫向距離和至少3個(gè)縱向距離的測量。為了能夠滿足同時(shí)針對不同測量范圍的多傳感器測量系統(tǒng)的聯(lián)合誤差檢測的要求，各衍生組采用不同的延伸距離衍生出各自的二級節(jié)點(diǎn)，這樣就能夠更容易實(shí)現(xiàn)對多傳感器測量系統(tǒng)的整個(gè)測量范圍的覆蓋，同時(shí)滿足對短距離、中長距離和長距離的誤差檢測。

優(yōu)選的，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一級節(jié)點(diǎn)按正四邊形路徑衍生時(shí)，以每兩個(gè)相鄰的一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組，向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)，共衍生出4個(gè)二級節(jié)點(diǎn)。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，標(biāo)準(zhǔn)球數(shù)量較少，能夠減少采樣數(shù)據(jù)，提高采樣速度，適合于測量范圍較小的多傳感器測量系統(tǒng)的誤差檢測。

優(yōu)選的，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一級節(jié)點(diǎn)按正八邊形路徑衍生時(shí)，以相鄰兩個(gè)一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)，并且相鄰衍生組不具有共同的一級節(jié)點(diǎn)。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得標(biāo)準(zhǔn)器具有較多的標(biāo)準(zhǔn)球，能提供更多采樣數(shù)據(jù)，覆蓋更廣的測量范圍，同時(shí)能夠提高采樣精度，適用于精度要求較高的多傳感器測量系統(tǒng)的誤差檢測。

優(yōu)選的，所述一級節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為6個(gè)，并且分布在正八邊形兩兩相鄰的6個(gè)頂點(diǎn)上；選取4個(gè)相鄰的一級節(jié)點(diǎn)組成兩個(gè)相鄰的衍生組，所述兩個(gè)衍生組以不同的延伸距離分別衍生出2個(gè)二級節(jié)點(diǎn)。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠在減少標(biāo)準(zhǔn)球的情況下，簡化標(biāo)準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)，并且能夠保證具有足夠的采樣數(shù)據(jù)，保證采樣精度，提高采樣效率。

本發(fā)明還提供一種采用上述標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行誤差檢測的方法，目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對多傳感器測量系統(tǒng)的聯(lián)合誤差的檢測。

一種使用本發(fā)明的多球板標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行聯(lián)合誤差檢測的方法，所述多傳感器測量系統(tǒng)具有n種用于尺寸測量的傳感器，并至少包括接觸式傳感器、圖像傳感器或激光傳感器中的任意一種；

所述多球板標(biāo)準(zhǔn)器具有以下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一級節(jié)點(diǎn)按正八邊形路徑衍生時(shí)，以相鄰兩個(gè)一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)，并且相鄰衍生組不具有共同的一級節(jié)點(diǎn)；所述一級節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為6個(gè)，并且分布在正八邊形兩兩相鄰的6個(gè)頂點(diǎn)上；選取4個(gè)相鄰的一級節(jié)點(diǎn)組成兩個(gè)相鄰的衍生組，所述兩個(gè)衍生組以不同的延伸距離分別衍生出2個(gè)二級節(jié)點(diǎn)；

包括以下步驟：步驟1：對所述多球板標(biāo)準(zhǔn)器上的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行編號：

對一級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號：將衍生有二級節(jié)點(diǎn)的一級節(jié)點(diǎn)按照順時(shí)針或逆時(shí)針方向依次編號為A01、A02、A03、A04，將靠近A04的一級節(jié)點(diǎn)編號為A05,并將靠近A01或A05的一級節(jié)點(diǎn)編號為A06；

對二級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號：將由編號為A01、A02、A03、A04的一級節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)衍生出的二級節(jié)點(diǎn)依次編號為A11、A21、A31、A41；

步驟2：采用高精度三坐標(biāo)測量儀測量上述標(biāo)準(zhǔn)器的以下實(shí)際值：各標(biāo)準(zhǔn)球的直徑實(shí)際值d_S,i，其中，i∈{1,2,...,10}；

第一組實(shí)際距離：A01-A11、A01-A04、A04-A41、A11-A41、A02-A03；

第二組實(shí)際距離：A02-A21、A02-A31、A04-A05、A03-A06、A31-A06；

第三組實(shí)際距離：A01-A02、A11-A21、A06-A05；

第四組實(shí)際距離：A03-A04、A31-A41；

步驟3：將標(biāo)準(zhǔn)器水平放置在多傳感器測量系統(tǒng)的工作臺上，分別依次選取多傳感器測量系統(tǒng)中的傳感器按照以下采樣路徑對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行采樣：A01→A11→A02→A21→A03→A31→A04→A41→A05→A06；

步驟4：計(jì)算每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)球的直徑測量值：分別獲取每一個(gè)傳感器對同一標(biāo)準(zhǔn)球采樣的采樣點(diǎn)組成的采樣點(diǎn)子集p_r,i，r∈{1,...,n}，i∈{1,2,...,10}，再由各采樣點(diǎn)子集p_r,i組成聯(lián)合采樣點(diǎn)集合P_i，再對聯(lián)合采樣點(diǎn)集合中的各采樣點(diǎn)利用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，得到擬合圓球，從而得出擬合圓球的球心坐標(biāo)以及直徑測量直徑d_C,i，i∈{1,2,...,10}；

步驟5：根據(jù)步驟4中計(jì)算出的各標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)，計(jì)算出步驟2中對應(yīng)的各距離的測量值；

步驟6：計(jì)算多傳感器測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差：用步驟5中測量值減去步驟2中相應(yīng)的實(shí)際值得出相應(yīng)的坐標(biāo)誤差；若以上坐標(biāo)誤差均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差閾值，則判定多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)坐標(biāo)誤差合格。

優(yōu)選的，還包括尺寸誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中三個(gè)擬合圓球，將各擬合圓球的直徑測量值d_C,i減去步驟2中對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)球的直徑實(shí)際值d_S,i，從而得到三個(gè)尺寸誤差值，若該三個(gè)尺寸誤差值均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的尺寸誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的尺寸誤差合格。

優(yōu)選的，還包括形狀誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中的三個(gè)擬合圓球，分別計(jì)算每個(gè)擬合圓球的形狀誤差：計(jì)算出聯(lián)合采樣點(diǎn)集合中各采樣點(diǎn)距離擬合圓球球心的距離，再用最大距離減去最小距離，從而得到該擬合圓球的形狀誤差；計(jì)算出三個(gè)擬合圓球的形狀誤差，若三個(gè)形狀誤差均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的形狀誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的形狀誤差合格。

優(yōu)選的，還包括位置誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中三個(gè)擬合圓球，分別計(jì)算每一個(gè)擬合圓球的位置誤差：獲取每一個(gè)擬合圓球所對應(yīng)的聯(lián)合采樣點(diǎn)集合P_i，再分別根據(jù)每一個(gè)采樣點(diǎn)子集p_r,i中的采樣點(diǎn)采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，分別得到對應(yīng)的球心O_r,i，采用最小外接球法計(jì)算包含各球心O_r,i的最小外接球，該最小外接球的直徑即為該擬合圓球的位置誤差；計(jì)算出三個(gè)擬合圓球的位置誤差，若三個(gè)位置誤差均小于多傳感器測量系統(tǒng)的位置誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的位置誤差合格。

優(yōu)選的，當(dāng)多傳感器測量系統(tǒng)中包含接觸式傳感器時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)球上端面的1/2區(qū)域?yàn)椴蓸訁^(qū)域采集25個(gè)點(diǎn)；當(dāng)多傳感器測量系統(tǒng)中包含圖像傳感器或激光傳感器時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)球上端面的1/3～1/2區(qū)域?yàn)椴蓸訁^(qū)域。

優(yōu)選的，所述激光傳感器向標(biāo)準(zhǔn)器的采樣區(qū)域周期性發(fā)射線激光進(jìn)行等間隔采樣，間隔距離為1mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的聯(lián)合誤差檢測方法利用具有按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布的標(biāo)準(zhǔn)球的標(biāo)準(zhǔn)器，標(biāo)準(zhǔn)器布局簡單、科學(xué)合理、加工組裝成本較低，標(biāo)準(zhǔn)器上的標(biāo)準(zhǔn)球之間保持嚴(yán)格的拓?fù)鋷缀侮P(guān)系，有利于多傳感器測量系統(tǒng)聯(lián)合誤差的表達(dá)描述以及后續(xù)誤差的修正校準(zhǔn)。

2、本發(fā)明對標(biāo)準(zhǔn)器采樣過程中，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球之間相互獨(dú)立、互不干擾，并保持線性幾何關(guān)系，利用搜索查找算法易形成自動高效的采樣路徑，針對標(biāo)準(zhǔn)球的接觸式傳感器、圖像傳感器、激光傳感器各自的采樣策略簡單可控，能夠保證對標(biāo)準(zhǔn)球的高質(zhì)量采樣。

3、本發(fā)明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)器及坐標(biāo)誤差檢測方法，能夠分別對多傳感器測量系統(tǒng)的橫向、縱向、斜向5個(gè)不同尺度跨度的坐標(biāo)誤差檢測，大大提高了對坐標(biāo)誤差檢測的精度，并且能夠反映具有較大測量范圍的多傳感器測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差。

4、本發(fā)明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)器及聯(lián)合誤差檢測方法，能夠分別對多傳感器測量系統(tǒng)的尺寸誤差、形狀誤差以及位置誤差等聯(lián)合誤差進(jìn)行檢測，并且對于上述三種誤差的檢測均隨機(jī)選取3個(gè)不同位置的標(biāo)準(zhǔn)球，能夠保證誤差檢測的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式1中多球板標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為具體實(shí)施方式1中多球板標(biāo)準(zhǔn)器放置在多傳感器測量系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合誤差檢測的示意圖；

圖3為具體實(shí)施方式1中多球板標(biāo)準(zhǔn)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為具體實(shí)施方式1中采用接觸是傳感器對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行采樣的采樣點(diǎn)分布圖；

圖5為具體實(shí)施方式1中采用圖像傳感器對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行采樣的示意圖；

圖6為具體實(shí)施方式1中激光傳感器對標(biāo)準(zhǔn)球的采樣過程示意圖

圖7為具體實(shí)施方式2中的多球板標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

具體實(shí)施方式1

如圖1與圖3所示，一種用于多傳感器測量系統(tǒng)的多球板標(biāo)準(zhǔn)器，包括板體，所述板體上表面按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布有標(biāo)準(zhǔn)球；所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括按正八邊形路徑延伸布置的一級節(jié)點(diǎn)，所述一級節(jié)點(diǎn)位于正八邊形的頂點(diǎn)上；所述一級節(jié)點(diǎn)按如下規(guī)律至少衍生出二級節(jié)點(diǎn)：以相鄰兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組并向外衍生出兩個(gè)下一級節(jié)點(diǎn)，該衍生組中兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)分別沿著以自身為端點(diǎn)并與它們兩者自身的連線呈135°的射線方向，以相等的延伸距離衍生出各自的下一級節(jié)點(diǎn)；所述各標(biāo)準(zhǔn)球?qū)?yīng)于各節(jié)點(diǎn)位置固定安裝在板體上。標(biāo)準(zhǔn)球可采用紅寶石、陶瓷或高速鋼制成，若準(zhǔn)球采用高速鋼制成，則可以在標(biāo)準(zhǔn)器的板體上設(shè)置用于放置標(biāo)準(zhǔn)球的錐孔，板體內(nèi)設(shè)置能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)球產(chǎn)生磁力的磁體，從而使標(biāo)準(zhǔn)球固定在板體上。

本具體實(shí)施方式中，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一級節(jié)點(diǎn)按正八邊形路徑衍生時(shí)，以相鄰兩個(gè)一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)，并且相鄰衍生組不具有共同的一級節(jié)點(diǎn)。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得標(biāo)準(zhǔn)器具有較多的標(biāo)準(zhǔn)球，能提供更多采樣數(shù)據(jù)，覆蓋更廣的測量范圍，同時(shí)能夠提高采樣精度，適用于精度要求較高的多傳感器測量系統(tǒng)的誤差檢測。

本具體實(shí)施方式中，所述一級節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為6個(gè)，并且分布在正八邊形兩兩相鄰的6個(gè)頂點(diǎn)上；選取4個(gè)相鄰的一級節(jié)點(diǎn)組成兩個(gè)相鄰的衍生組，所述兩個(gè)衍生組以不同的延伸距離分別衍生出2個(gè)二級節(jié)點(diǎn)。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠在減少標(biāo)準(zhǔn)球的情況下，簡化標(biāo)準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)，并且能夠保證具有足夠的采樣數(shù)據(jù)，保證采樣精度，提高采樣效率。

采用本具體實(shí)施方式的用于多傳感器測量系統(tǒng)的多球板標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行聯(lián)合誤差檢測的方法如下：所述多傳感器測量系統(tǒng)具有n種用于尺寸測量的傳感器，并至少包括接觸式傳感器、圖像傳感器或激光傳感器中的任意一種；本具體實(shí)施方式中的多傳感器測量系統(tǒng)同時(shí)具有接觸式傳感器器、圖像傳感感器和激光傳感器，所述激光傳感器能發(fā)射出線激光。

包括以下步驟：步驟1：對所述多球板標(biāo)準(zhǔn)器上的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行編號：

對一級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號：將衍生有二級節(jié)點(diǎn)的一級節(jié)點(diǎn)按照順時(shí)針或逆時(shí)針方向依次編號為A01、A02、A03、A04，將靠近A04的一級節(jié)點(diǎn)編號為A05,并將靠近A01的一級節(jié)點(diǎn)編號為A06；

對二級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號：將由編號為A01、A02、A03、A04的一級節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)衍生出的二級節(jié)點(diǎn)依次編號為A11、A21、A31、A41；

步驟2：采用高精度三坐標(biāo)測量儀測量上述標(biāo)準(zhǔn)器的以下實(shí)際值：各標(biāo)準(zhǔn)球的直徑實(shí)際值d_S,i，其中，i∈{1,2,...,10}；

第一組實(shí)際距離：A01-A11、A01-A04、A04-A41、A11-A41、A02-A03；

第二組實(shí)際距離：A02-A21、A02-A31、A04-A05、A03-A06、A31-A06；

第三組實(shí)際距離：A01-A02、A11-A21、A06-A05；

第四組實(shí)際距離：A03-A04、A31-A41；

步驟3：將標(biāo)準(zhǔn)器水平放置在多傳感器測量系統(tǒng)的工作臺上，使標(biāo)準(zhǔn)器處在工作臺中央的3/4區(qū)域內(nèi)，如圖2所示，本具體實(shí)施方式中調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)器的角度使得A02-A03沿水平橫向方向，A04-A05沿縱向方向，這樣，第一組實(shí)際距離則為橫向距離，第二組實(shí)際距離則為縱向距離，第三組實(shí)際距離則為+45°斜向距離，第四組實(shí)際距離則為-45°斜向距離；當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)器，使得A02-A03沿水平縱向方向，A04-A05沿水平橫向方向，也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

當(dāng)然，上述放置方式只是優(yōu)選的實(shí)施方式，能夠減少求解橫向、縱向以及斜向距離的計(jì)算量，事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)器可以呈任意角度放置，使得標(biāo)準(zhǔn)器上沒有直接的橫向、縱向和斜向45度距離，如使得A02-A03的距離既不是橫向水平，也不縱向，這樣在多傳感器測量系統(tǒng)進(jìn)行距離計(jì)算時(shí)，需要將傾斜后的各距離分解在橫向、縱向和斜向45度方向上，這樣計(jì)算量就較大些。

分別依次選取多傳感器測量系統(tǒng)中的傳感器按照以下采樣路徑對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行采樣：A01→A11→A02→A21→A03→A31→A04→A41→A05→A06；這樣的采樣路徑是通過標(biāo)準(zhǔn)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布并使用搜索查找算法生成，這樣生成的采樣路徑較短，并具有線性規(guī)律，能夠大大提高采樣效率，縮短采樣時(shí)間，同時(shí)由于具有線性規(guī)律能夠大大提高多傳感器測量系統(tǒng)對坐標(biāo)定位的運(yùn)算速度和計(jì)算結(jié)果的精度。

本具體實(shí)施方式中，首先，采用接觸式傳感進(jìn)行采樣，采用接觸式傳感器對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行采樣的采樣點(diǎn)分布情況如圖4所示，圖中1a為采樣點(diǎn)，以標(biāo)準(zhǔn)球上端面的1/2區(qū)域?yàn)椴蓸訁^(qū)域采集25個(gè)采樣點(diǎn)；然后，如圖5所示，采用圖像傳感器根據(jù)接觸式傳感器的采樣點(diǎn)坐標(biāo)隨機(jī)選取標(biāo)準(zhǔn)球邊緣的一點(diǎn)作為第一采樣點(diǎn)，然后按照國際規(guī)定ISO10360-2:2001的25個(gè)采樣的點(diǎn)相互幾何關(guān)系獲取其它24個(gè)采樣點(diǎn)；最后，采用激光傳感器進(jìn)行采樣，如圖6所示，以標(biāo)準(zhǔn)球上端面的1/3～1/2區(qū)域?yàn)椴蓸訁^(qū)域；所述激光傳感器向標(biāo)準(zhǔn)器的采樣區(qū)域周期性發(fā)射線激光進(jìn)行等間隔采樣，間隔距離1b為1mm，本具體實(shí)施方式中標(biāo)準(zhǔn)球的直徑為12.7mm，則進(jìn)行11次激光采樣。由于精密加工的標(biāo)準(zhǔn)球表面反光，為了避免激光傳感器或圖像傳感器受到標(biāo)準(zhǔn)球頂端反射光的干擾，在標(biāo)準(zhǔn)球上表面具有噴涂一層顯像劑(厚度小于各傳感器的測量精度)。

步驟4：計(jì)算每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)球的直徑測量值：分別獲取每一個(gè)傳感器對同一標(biāo)準(zhǔn)球采樣的采樣點(diǎn)組成的采樣點(diǎn)子集p_r,i，r∈{1,...,n}，i∈{1,2,...,10}，再由各采樣點(diǎn)子集p_r,i組成聯(lián)合采樣點(diǎn)集合P_i，再根據(jù)聯(lián)合采樣點(diǎn)集合中的各采樣點(diǎn)采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，得到擬合圓球，從而得出擬合圓球的球心坐標(biāo)以及直徑測量直徑d_C,i，i∈{1,2,...,10}；

步驟5：根據(jù)步驟4中計(jì)算出的各標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)，計(jì)算出步驟2中對應(yīng)的各距離的測量值；

步驟6：計(jì)算多傳感器測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差：用步驟5中測量值減去步驟2中相應(yīng)的實(shí)際值得出相應(yīng)的坐標(biāo)誤差；若以上坐標(biāo)誤差均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差閾值，則判定多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)坐標(biāo)誤差合格。

本具體實(shí)施方式中，還包括尺寸誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中三個(gè)擬合圓球，將各擬合圓球的直徑測量值d_C,i減去步驟2中對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)球的直徑實(shí)際值d_S,i，從而得到三個(gè)尺寸誤差值，若該三個(gè)尺寸誤差值均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的尺寸誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的尺寸誤差合格。

本具體實(shí)施方式中，還包括形狀誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中的三個(gè)擬合圓球，分別計(jì)算每個(gè)擬合圓球的形狀誤差：計(jì)算出聯(lián)合采樣點(diǎn)集合中各采樣點(diǎn)距離擬合圓球球心的距離，再用最大距離減去最小距離，從而得到該擬合圓球的形狀誤差；計(jì)算出三個(gè)擬合圓球的形狀誤差，若三個(gè)形狀誤差均小于多傳感器坐標(biāo)測量系統(tǒng)的形狀誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的形狀誤差合格。

本具體實(shí)施方式中，還包括位置誤差檢測：隨機(jī)選取步驟4中三個(gè)擬合圓球，分別計(jì)算每一個(gè)擬合圓球的位置誤差：獲取每一個(gè)擬合圓球所對應(yīng)的聯(lián)合采樣點(diǎn)集合P_i，再分別根據(jù)每一個(gè)采樣點(diǎn)子集p_r,i中的采樣點(diǎn)采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，分別得到對應(yīng)的球心O_r,i，采用最小外接球法計(jì)算包含各球心O_r,i的最小外接球，該最小外接球的直徑即為該擬合圓球的位置誤差；計(jì)算出三個(gè)擬合圓球的位置誤差，若三個(gè)位置誤差均小于多傳感器測量系統(tǒng)的位置誤差閾值，則判定多傳感器測量系統(tǒng)的位置誤差合格。

本具體實(shí)施方式采用了5橫5縱5斜共15個(gè)坐標(biāo)誤差來判定多傳感器測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差，大大提高了對坐標(biāo)誤差檢測的精度，并且能夠反映具有較大測量范圍的多傳感器測量系統(tǒng)的坐標(biāo)誤差。

本具體實(shí)施方式按照采樣路徑進(jìn)行一次采樣后還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對尺寸誤差、形狀誤差以及位置誤差的檢測，并且對于上述三種誤差的檢測均隨機(jī)選取三個(gè)擬合圓球，能夠大大提高誤差檢測的準(zhǔn)確性。

具體實(shí)施方式2

如圖7所示，一種用于多傳感器測量系統(tǒng)的多球板標(biāo)準(zhǔn)器，包括板體，所述板體上表面按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布有標(biāo)準(zhǔn)球；所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括按正四邊形路徑延伸的一級節(jié)點(diǎn)，所述一級節(jié)點(diǎn)位于正正四邊形的頂點(diǎn)上；所述一級節(jié)點(diǎn)按如下規(guī)律至少衍生出二級節(jié)點(diǎn)：以相鄰兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組并向外衍生出兩個(gè)下一級節(jié)點(diǎn)，該衍生組中兩個(gè)上一級節(jié)點(diǎn)分別沿著以自身為端點(diǎn)并與它們兩者自身的連線呈135°的射線方向，以相等的延伸距離衍生出各自的下一級節(jié)點(diǎn)；所述各標(biāo)準(zhǔn)球?qū)?yīng)于各節(jié)點(diǎn)位置固定安裝在板體上。

本具體實(shí)施方式中，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一級節(jié)點(diǎn)按正四邊形路徑衍生時(shí)，以每兩個(gè)相鄰的一級節(jié)點(diǎn)為一個(gè)衍生組，向外衍生出二級節(jié)點(diǎn)，共衍生出4個(gè)二級節(jié)點(diǎn)。

采用本具體實(shí)施方式中的多球板標(biāo)準(zhǔn)器對多傳感器測量系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合誤差檢測時(shí)，其檢測步驟與具體實(shí)施方式1中的相同，所不同的是采樣路徑與縱、橫、斜三個(gè)方向距離的數(shù)量：

采樣路徑如下：B01→B11→B02→B12→B03→B13→B04→B14；

橫向距離為：B01-B02、B04-B03、B11-B12、B14-B13；

縱向距離為：B01-B04、B02-B03、B11-B14、B12-B13；

+45°斜向距離為：B12-B02、B02-B04、B04-B14、B12-B04、B12-B14、B14-B02；

-45°斜向距離為：B11-B01、B02-B03、B03-B13、B11-B03、B11-B13、B13-B01。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。