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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划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：CN121132630B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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：202511198255.8，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划方法是由丁大伟;徐丰羽;华星宇;蒋国平设计研发完成，并于2025-08-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划方法，具体步骤如下：首先对在机测量系统进行手眼标定，随后通过综合分析线激光在位测量误差来源，建立机器人末端定位误差和光学平面三角法误差模型，最后根据测量参数要求求解传感器姿态约束，进而生成适应曲面特性的测量路径，能够有效提高系统的稳定性和可靠性。

本发明授权一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划方法在权利要求书中公布了：1.一种线激光在位测量系统误差建模和路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、线激光在位系统测量原理分析； 在步骤S1中，测量原理分析具体如下： 机器人1搭载线激光传感器2测量时，明确线激光传感器2X平面及坐标系，结合机器人1的手眼标定位姿计算测量点云的三维坐标，获取工件3的轮廓信息； S2、基于Lambert漫反射模型推导光能质心角位置； 在步骤S2中，基于Lambert漫反射模型推导光能质心角位置具体如下： S21、将工件3视为漫反射体，假设工件3被测表面为理想漫反射表面，散射光空间分布依据Lambert定律进行描述： 1； S22、线激光传感器2的参数定义如下： 设点为测量参考原点，表示工件3的位移量，其中向上移动取负值，向下移动取正值，表示激光线上点相对于原点的距离，为工件3被测表面的倾角，表示成像透镜4中心与光轴中心的夹角，表示工件3被测表面的法线，表示成像透镜4的半径，表示成像透镜4中心到原点的距离，表示接收面到成像透镜4的距离，当工件3被测表面向上移动时，光斑相应上移，当激光线上的点沿前后方向移动时，光斑也会相应位移； S23、在接收透镜上取一个垂直于接收平面的条形面元，其中心处的光能量与其他位置相同，基于此，条形面元在单位时间内接收到的光能量可表示为： 2； 设为物光点到接收透镜中心的距离，表示条形面元相对于物光点所形成的立体角，则： 3； 其中，，将其代入式3中，得到： 4； 5； 在进行位移测量时，由于物光点到接收透镜的距离远大于透镜半径，因此可近似认为，对进行展开，从而推导出关系式6： 6； 以作为参考，逆时针旋转形成的角取正值，顺时针旋转则取负值，设接收透镜内光锥的光能质心角位置为，则在处将接收透镜划分为两部分，这两部分均垂直于接收面且接收到的光能相等，其对应的光能积分方程如式7所示： 7 式中： 8； 9； 使，在积分限到范围内，有，式8和式9变为： 10； 11； 将式10和式11代入式7，积分完成后得到： 12； 使，取近似和，经化简后可得： 13； 因此，在物面倾斜会聚光斑位置形成的中， 14； 在物面倾斜会聚光斑位置形成的中， 15； 在物面倾斜会聚光斑位置形成的中，由于，取一级近似可得： 16； 在物面倾斜会聚光斑位置形成的中， 17； 18； 19； 联立式17、式18和式19可得： 20 即为的值，将式16、式20代入式13，可得： 21； 其中，， 式中，表示接收透镜所接收光锥中光能质心线的角位置，该光能质心线在光敏面上的投影点，即为线阵CCD感光面上会聚光斑的光能质心位置； S3、激光三角法引起的线激光测量误差分析与建模； 在步骤S3中， S31、激光三角法引起的线激光测量误差分析具体如下： 对于线激光传感器2激光线上的同一激光点，当工件3表面倾斜角固定时，随着景深的增大，线激光传感器2的测量误差也会相应增加； 若选定激光线上的某个固定点，在工件3位移保持不变的前提下，测量误差将随工件3表面倾斜角的增加而增大； 若工件3表面倾斜角和位移量固定，在同一激光线上，不同位置的激光点到中心的距离越小，测量误差越小，反之误差越大，即越靠近激光线中心的位置，线激光传感器2的误差越小； 当工件3表面倾斜角时，线激光传感器2测量误差的正负方向与工件3位移方向一致，而当工件3表面倾斜角时，误差的正负方向则与工件3位移方向相反； S32、激光三角法引起的线激光测量误差建模具体如下： 设光能质心线为，光能质心线经折射后投射到线阵CCD上形成会聚光斑的光能质心点，作，设的像点为，其物距与像距满足，则像点到接收透镜光轴的距离可表示为： 22； 由于光线在线阵CCD上的投影点到接收透镜光轴的距离满足，且物面倾斜会聚光斑位置形成的，因此可得： 23 由几何关系，可得， 24； 由于，将式22代入式23中，得到： 25； 随后，将式24代入式23中，可推导出： 26； 由于，因此有： 27； 当线激光传感器2的入射光束垂直入射，物面无倾斜时，有，若入射光束以倾角入射，即物面存在倾斜时，则，由此，倾斜角误差可表达为： 28； 其中，； S4、在位系统测量扫描约束策略； 在步骤S4中， S41、约束策略 线激光传感器2采用三角法测量原理得到激光线的位置和线激光传感器2与工件3表面的距离在传感器坐标系中的位置，通过移动工件3或线激光传感器2的位置，可以获得一组3D测量点，在扫描过程中，线激光传感器2的特性以及线激光传感器2与工件3的相对距离决定了测量数据的质量，因此通过以下约束条件进行约束： 方向角：方向角是线激光传感器2方位与工件3表面法向量之间的夹角，该角度的大小直接影响测量效果，当扫描方向与工件3表面法向量保持平行时，能够实现最大的表面点云密度： 29； 景深：线激光传感器2在一次扫描时只能测量景深中的表面数据，假设传感器坐标系中的点为，那么需要满足： 30； 最佳距离：最佳距离是从激光源到位于半景深中的扫描参考平面，它可以使激光束聚焦在参考平面上； 扫描宽度：扫描宽度是位于半视场深度的激光束的宽度，也是扫描线的长度； 视场FOV：区域由扫描角度和扫描宽度定义，线激光传感器2可以在该范围内扫描点； 视场角：激光束平面的角度； 无碰撞约束：在扫描过程中，确保线激光传感器2不会与机器人1或工件3发生碰撞； S42、邻域搜索算法 测量的工件3由STL文件格式描述的三角形网格模型，STL文件是三角形网格模型的标准格式，由顶点和面的法向量组成，半边结构用于三角网格的拓扑重建，对面片进行重构后，利用面片邻域搜索算法搜索面片的阶邻域，是网格模型中的一个刻面，是刻面的索引，是相应刻面的一组相邻刻面， 获得刻面的阶邻域的算法如下： S421、求刻面的一阶邻域，首先，找到中包含的三条半边，然后，找到相应的邻域半边，求出邻域的邻域面集，称为一阶邻域面集： 31； S422、求刻面的二阶邻域，通过在一阶邻域中搜索刻面获得： 32； S423、求刻面的阶邻域，通过在阶邻域中搜索刻面获得： 33； S5、测量数据处理； S6、测量路径生成与规划； S7、球面和自由曲面路径规划算法仿真； S8、测量精度和路径控制案例验证。

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