基金项目：湖南省2020年度自然科学基金省市联合基金项目（编号：2020JJ6078）；湖南省2021年度自然科学基金省市联合基金项目（编号：2021JJ50053）收稿日期：2022－10－20一种基于卡尔曼滤波的自由曲面扫描测量方法*苏鹏1，孙晓1※，于柳2，文比强3，汤迎红1（1.湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲412007；2.湖南工业大学图书馆，湖南株洲412007；3.湖南高精特电装备有限公司，湖南株洲412000）摘要：将激光位移传感器安装在旋转的机构上实现对自由曲面的内径测量，创新提出了一种基于卡尔曼滤波的高精度补偿算法，有效解决了异形面的激光高精度测量难题。首先介绍分析了激光三角法的测量原理，结合被测对象的结构特点，设计了一种仿形测量方法，采用几何定心的原理，对自由曲面的弧面半径进行高精度的离散测量。建立了标准卡尔曼滤波算法，蒙特卡洛方法用于模拟激光位移传感器测量的半径范围结果，对模拟的范围结果提出运用卡尔曼滤波技术进行误差补偿，并在MATLAB上进行实验仿真，最后对仿真结果进行分析。实验结果表明，该方法能够将数据的标准差降低近50%，并过滤掉明显噪点。该测量方法能应用在不同半径范围的管道自由曲面，有效减小了测量过程中产生的误差，提高了测量精度，为提高管道内径测量精度提供了参考。关键词：激光位移传感器；激光三角法；内径测量；卡尔曼滤波；测量精度中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1009－9492(2023)03－0093－05AKalmanFilterBasedFree-formSurfaceScanningMeasurementMethodSuPeng1，SunXiao1※，YuLiu2，WenBiqiang3，TangYinghong1（1.CollegeofMechanicalEngineering,HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou,Hunan412007,China;2.LibraryofHunanUniversityofTechnology,Zhuzhou,Hunan412007,China;3.HunanHighPrecisionSpecialElectricEquipmentCo.,Zhuzhou,Hunan412000,China）Abstract:Thelaserdisplacementsensorismountedonarotatingmechanismtorealizetheinsidediametermeasurementofthefree-formsurface,andaKalmanfilter-basedhigh-precisioncompensationalgorithmisinnovativelyproposedtoeffectivelysolvetheproblemoflaserhigh-precisionmeasurementoftheshapedsurface.Firstly,themeasurementprincipleoflasertriangulationwasintroducedandanalyzed.Combiningwiththestructuralcharacteristicsofthemeasuredobject,aprofilingmeasurementmethodwasdesignedtomeasuretheradiusofthec...
