仪器仪表学报

作者：李欣飞，鄢然，夏磊，赵青，张凯飞

单位：李欣飞,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,,鄢然,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,yanran@cqut.edu.cn,夏磊,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,,赵青,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,,张凯飞,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,

关键词：线激光传感器;位姿标定;误差修正;火车轮测量;三维测量

基金：国家自然科学基金（52305247）项目资助

针对火车轮三维几何参数在线测量中存在的传感器标定流程复杂、工件放置偏心误差等问题，提出了一种基于多个线激光传感器的高精度测量系统及误差修正方法。通过构建多层坐标动态变换模型，实现了不受放置偏心约束下传感器数据到车轮三维几何信息的精准映射；结合分步标定策略，利用立方体、圆柱体及异形回转体标定块，依次标定传感器安装姿态参数与位置参数，并通过位姿微调机构实现多传感器共面校准，解决大型扫描设备装配误差导致的共面难题；针对车轮放置偏心问题，提出基于极坐标动态修正的偏心误差补偿方法，通过实时计算工件轴心偏移量，追踪工件轴心轨迹，显著降低了径向尺寸测量误差，克服了传统机械定心在特殊工况下的局限性。实验结果表明，系统测量绝对误差<±0?069mm，重复性标准差<0.049mm，径向尺寸误差修正后波动范围缩减至0.170mm以内，满足工业级精密测量要求。实际工程应用中，系统对915KKD型车轮的复杂几何特征测量结果与激光跟踪仪基准值的最大相对误差<0.135%，验证了其可靠性与工程适用性。该系统不仅适用于火车车轮的测量，还可推广至其他回转体等工件的三维精密测量场景，为多个线激光传感器旋转扫描测量系统提供了一种通用的标定与误差修正方法。

来源：2025年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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