1.一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:将所述三维球面待测量部分均匀设置易清除的反光材料;
步骤2:定位所述三维球面球心所在的垂线,设置垂直向下的第一光线,当发射光源落于反射光斑中心,此时所述三维球面的球心所在的垂线与发射光线重合;
步骤3:测量所述三维球面的球顶高度,从所述三维球面侧面发射一束激光为第二光线,照射所述三维球面最高点,所述三维球面最高点反射光束到已知高度的一点;
由发射激光源的高度和距离所述三维球面最高点的水平距离,还有反射光照射的位置的高度和距离所述三维球面最高点的水平距离,获得所述三维球面的球顶高度;
步骤4:测量所述三维球面的半径,设置垂直向下的激光为第三光线,第三光线照射所述三维球面,反射光照射已知高度;
由反射光照射点的高度和距离所述三维球面最高点的水平距离,以及所述三维球面的球顶高度,以及第三光线发射点距离所述三维球面最高点的水平距离,获得所述三维球面的半径;
步骤5:测量所述三维球面局部轮廓分布点的空间坐标,使支撑机构绕其球心所在的垂线旋转,并记录其旋转角度,设置若干激光作为第四光线照射所述三维球面,且支撑机构每转弯一圈,第四光线围绕已知点于第一光线所在平面摆动使照射于三维球面另一维度;
如果第四光线照射在所述三维球面上,反射点反射光照射在已知高度的水平位置,或照射在已知距离所述三维球面最高点水平距离的竖直位置;
由第四光线旋转的轴心位置,以及反射光照射点的位置,以及所述三维球面的半径和球顶高度,获得反射点的位置;
反射点位置组成所述三维球面包含点的位置;
步骤6:由模拟点坐标计算面积,通过步骤5获得的反射光照射点的位置数据,提取所述三维球面轮廓位置的点的数据;
根据轮廓位置点的数据,计算所述三维球面局部轮廓面积,具体为:三维球面上设置纬度线,并用所述纬度线将所述三维球面由球顶至底部划分为若干纬度带;计算每个所述纬度带的面积,由所述三维球面半径及该纬度带的上下维度差计算所述纬度带宽度,由所述三维球面半径和该纬度带的上下维度平均值计算该纬度带长度,由所述宽度和长度计算出该纬度带的面积;
由所述纬度带上下维度线轮廓模拟点的经度平均值,计算该纬度带轮廓内长度比例,并由该长度比例与该纬度带的面积计算出该纬度带轮廓内面积;
将获得的面积相加,即为符合精度要求的所述三维球面局部轮廓面积;
控制终端设置有上述计算面积的程序。
2.根据权利要求1所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,步骤2具体为:步骤2.1:设置第一激光发射器、第一激光接收件和控制终端,所述第一激光发射器和第一激光接收件信号连接所述控制终端;
所述第一激光发射器垂直向下发射激光,所述第一激光接收件环绕所述第一激光发射器设置;
所述第一激光发射器发射光束的扩散角为2‑3°;
所述第一激光发射器所发射光束的中心线设定为X向和Y向的零点;
步骤2.2:设置支撑机构,所述支撑机构支撑所述三维球面;
步骤2.3:打开所述第一激光发射器,水平移动所述三维球面,使所述第一激光接收件接收到由所述三维球面而来的反射光,且所述第一激光发射器位于所述扩散后光斑的正中央时,所述三维球面的球心位于设定垂线。
3.根据权利要求2所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,步骤3具体为:步骤3.1:设置第二激光发射器和第二激光接收件,所述第二激光发射器和第二激光接收件信号连接所述控制终端,所述第二激光发射器位于所述三维球面的斜上方;
所述第二激光发射器设置有旋转轴,所述第二激光发射器旋转轴与所述第二激光发射器发射的激光相互垂直且位于同一平面;
所述第二激光发射器发射的激光始终与所述三维球面球心所在的垂线位于同一平面;
所述第二激光接收件位于所述三维球面的上方和两侧;
步骤3.2:打开所述第一激光发射器和第二激光发射器,所述第二激光发射器照射所述第一激光发射器在所述三维球面形成的光斑的中心,第二激光接收件接收反射的第二激光发射器的激光;
步骤3.3:由所述第二激光发射器旋转轴的高度、所述第二激光接收件接收点的高度、所述第二激光发射器旋转轴与第一激光发射器发射点的水平距离、所述第二激光接收件接收点与第一激光发射器发射点的水平距离,计算出所述三维球面球顶的高度。
4.根据权利要求3所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,步骤4具体为:步骤4.1:设置第三激光发射器,所述第三激光发射器信号连接所述控制终端,所述第三激光发射器靠近所述第一激光发射器,所述第三激光发射器向下垂直发射;
步骤4.2:打开所述第三激光发射器,所述第三激光发射器发射光线由所述三维球面反射,并被所述第二激光接收件接收;
步骤4.3:由所述第二激光接收件接收到的所述第三激光发射器所发射光点的位置,以及第三激光发射器发射点位置、第一激光发射器发射点位置和所述三维球面的球顶位置,能够由三角函数方程组得出所述三维球面的半径;
所述控制终端设置所述三角函数方程组的计算程序。
5.根据权利要求4所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,步骤5具体为:步骤5.1:设定所述三维球面局部轮廓的近似精度要求;
步骤5.2:由上述近似精度要求,将所述三维球面的球顶设置为极点,并设定所述三维球面采样点经度精度要求和维度精度要求;
步骤5.3:设置设定的纬度线,并用所述纬度线将所述三维球面由球顶至底部划分为若干纬度带;
将所述三维球面轮廓以外的部分填补吸光材料,以阻止有光线从轮廓之外穿过所述三维球面缺失部分;
步骤5.4:所述三维球面的每个划分出的纬度带,对应设置有第四激光发射器,并配合所述第四激光发射器设置相应的第三激光接收件;
所述三维球面的每个划分出的纬度带,对应所述第二激光发射器或对应设置有第四激光发射器,所述第四激光发射器分别位于所述三维球面斜上方、侧面和斜下方;
所述第四激光发射器信号连接所述控制终端;
所述第四激光发射器设置有旋转轴,所述第四激光发射器旋转轴与所述第四激光发射器发射的激光相互垂直且位于同一平面;
所述第四激光发射器发射的激光始终与所述三维球面球心所在的垂线位于同一平面;
此时,打开所述第四激光发射器,若所照射的所述三维球面的点有反光材料,则所述第二激光接收件接收到反射光;
此时,以所述三维球面球心为顶点,所述第四激光发射器旋转轴中点位于一条边,所述第二激光接收件反射光接收点位于另一条边能构成一个角;
上述角的平分线,与所述三维球面的交点,即为所述第四激光发射器照射点;
由此,所述三维球面上的照射点维度坐标由所述第四激光发射器旋转轴中点、所述第二激光接收件激光光点、所述三维球面球心位置和所述三维球面半径决定;
步骤5.5:打开所述第四激光发射器,所述第四激光发射器照射所述三维球面对应纬度带的最低或最高纬度线;
使所述支撑机构绕所述三维球面球心所在的垂线旋转,所述支撑机构信号连接所述控制终端并向所述控制终端发送旋转角度信号;
所述照射点经度坐标由所述支撑机构旋转角度信号决定;
所述控制终端设置有计算第四激光发射器照射点坐标的程序;
所述第二激光接收件每次由能接收到反射光到不能接受到反射光,以及每次由不能接收到反射光到能接受到反射光,均记录变化信息及经度坐标信息;
当所述支撑机构转完一圈,按照设定的维度精度要求,所述第四激光发射器照射点向所述三维球面对应纬度带的另一维度线移动设定维度,并记录;
所述支撑机构再旋转,再记录变化信息及经度坐标信息;
每当所述支撑机构转完一圈,所述第四激光发射器照射点向所述三维球面对应纬度带的另一维度线移动设定距离,所述支撑机构再旋转,再记录变化信息及经度坐标信息;
直到所述第四激光发射器照射到对应纬度带的另一纬度线,所述支撑机构转完最后一圈,记录变化信息及经度坐标信息;
至此,获得位于所述第四激光发射器对应纬度带的轮廓线符合精度要求的模拟点的坐标;
所有纬度带的模拟点坐标汇总即为所述三维球面的轮廓线符合精度要求的模拟点的坐标。
6.根据权利要求5所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,步骤6具体为:步骤6.1:将所述三维球面依步骤5.5每个测量维度分割为设定数量纬度带;
步骤6.2:计算步骤6.1设定的每个纬度带的面积,由所述三维球面半径及该纬度带的上下维度差计算所述纬度带宽度,由所述三维球面半径和该纬度带的上下维度平均值计算该纬度带长度,由所述宽度和长度计算出该纬度带的面积;
步骤6.3:由步骤6.1的纬度带上下维度线轮廓模拟点的经度平均值,计算该纬度带轮廓内长度比例,并由该长度比例与该纬度带的面积计算出该纬度带轮廓内面积;
步骤6.4:将步骤6.3获得的面积相加,即为符合精度要求的所述三维球面局部轮廓面积;
所述控制终端设置有上述计算面积的程序。
7.根据权利要求5所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,所述支撑机构包括底座,所述底座上表面设置有水平位置调整台,所述水平位置调整台包括第一支撑板,所述第一支撑板上表面设置有电机,所述电机顶端传动连接有第二支撑板,所述第二支撑板上表面设置有三根伸缩杆;
所述伸缩杆支撑所述三维球面。
8.根据权利要求7所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,所述水平位置调整台还包括第一导轨和第一丝杠,所述第一导轨和第一丝杠设置于所述底座;
所述第一导轨和第一丝杠活动连接有第三支撑板,所述第三支撑板上表面设置有第二导轨和第二丝杠,所述第二导轨和第二丝杠活动连接所述第一支撑板;
所述第二导轨和第二丝杠垂直于所述第一导轨和第一丝杠设置。
9.根据权利要求7所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,所述底座设置有龙门架,所述龙门架顶部正中心设置有所述第一激光发射器,所述第三激光发射器设置于所述龙门架顶部;
所述第二激光发射器设置于所述龙门架顶部;
其余所述第四激光发射器分别设置于所述龙门架顶部、所述龙门架侧面和所述底座;
所述底座设置有至少两个所述龙门架,所述龙门架顶部交叉且中心位置重合;
所述第二激光接收件设置于所述龙门架顶部及侧面。
10.根据权利要求7所述的一种用于三维球面局部轮廓面积的测量方法,其特征在于,靠近所述第一激光发射器及第三激光发射器设置的所述第一激光接收件能够穿透激光;
所述第一激光发射器及第三激光发射器均位于所述第一激光接收件和第二激光接收件上方。