采用光平面交汇的大尺寸坐标测量方法

工业大尺寸测量中常用的经纬仪、跟踪仪等多站式测量系统大多使用基于空间球坐标系的角度交汇测量方式.由于这种测量方法对测站轴系结构有严格的要求,导致现有的测量设备制造成本高、组装困难,并使最终测量结果受轴系误差影响较大.介绍了一种基于光平面交汇的多站式大尺寸测量方法.采用分布于工作空间内的多台激光发射站及接收器测量待测点坐标.建立了基于双旋转激光平面的单发射站数学模型,推导了接收器三维坐标计算公式并对基于光束平差原理的测站定向方法进行了讨论.新方法降低了对测站轴系精度的要求,提高了可靠性.实验结果证明:新方法的测量精度优于0.2 mm.     

一种可变长度光电基准尺

为了实现对非正交轴系激光经纬仪测量系统的快速、准确定向,采用构建新型光电基准尺的方法,提出并研究了一种基于高精度光电位置敏感器件的可变长度光电基准尺构建技术。阐述了非正交轴系激光经纬仪的特点,根据其特点及非正交轴系激光经纬仪测量系统定向的需要,确定了可变长度光电基准尺构建的总体思路,完成了硬件电路设计,构建了可变长度光电基准尺,并标定了两光电位置敏感探测器的空间位姿关系,以实现可变长度基准测量。结果表明,利用该可变长度光电基准尺定向后的测量系统,其相对测量精度优于0.03%,可方便、高精度地实现非正交轴系激光经纬仪测量系统的定向。     

激光经纬仪精确交会的实现方法研究

由于受经纬仪空间角 度分辨率的限制,随着测量空间、尺寸的增大,很难保证经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点 ,从而会带来较大测量误差。为 了减小误差,基于激光经纬仪“视准轴”可视化条件,提出了一种激光经纬仪精确交会的实 现方法。首先,引导经纬仪围 绕目标点以最小步进角为间隔进行阵列扫描,通过图像采集和图像处理得到扫描点和目标点 的坐标位置关系;然后,通 过直线拟合、坐标计算,使经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点;最后,实验验证了方法的可 行性。实验结果表明,本文方法 能够实现激光经纬仪的精确交会,可大幅减小系统的测量误差,同时可降低经纬仪的制造成 本。     

基于经纬仪和测距仪的空间坐标测量

为了解决全站仪、激光跟踪仪等设备进行空间坐标测量时设备昂贵、存在测量盲点等问题,提出一种基于电子经纬仪和激光测距仪的空间坐标测量方式.用激光测距仪测得激光束所在直线上的几个点到激光测距仪的距离,同时用经纬仪观察这些点,得到各个点对应的水平角和天顶角;数据处理时,首先通过最小二乘法得到经纬仪原点和各个目标点所构成的多根射线所决定的公共平面,然后将这些射线投影到这个公共平面内,得到对应的投影射线;通过这些共面的投影射线和已知的各个目标点之间的距离用最小二乘法得到这些目标点的坐标解,然后拟合得到一条直线,即激光测距仪的光束所在的空间直线解.工作时,通过测距仪测得待测点到测距仪之间的距离,由这根空间直线的表达式方程,即可得到待测点在经纬仪坐标系中的坐标.结果表明,该测量方式可以在一定条件下实现全站仪、激光跟踪仪难以实现的多点动态非接触空间坐标测量.     

非正交轴系“激光经纬仪”视准轴校正方法

非正交轴系“激光经纬仪”(简称非正交轴 系经纬仪)在长时间的使用过程中视准轴参数发生微小的变化将会严重影响 测量精度,因此有必要对视准轴的参数进行校正。本文提出了一种基于非正交 轴系经纬仪前 方交会原理的视准轴参数校正方法,首先利用交会约束建立关于视准轴参数的非线性方程 组,然后通过 解方程组得到校正后的参数。为了验证方法的正确性,使用SolidWorks建立模型并 结合OpenGL 进行了仿真计算,然后进行了相应的实验。结果表明,本文方法能有效校准视准轴参数, 且具有很高的 精度;用本文方法对视准轴进行校正后,非正交轴系经纬仪测量系统的测量精度没有受到 影响。由于本文 校正方法不需要借助其他辅助仪器且校正过程简单,故可以在测量现场对视准轴进行实时 校正,具有一定的实用性。     

基于光电扫描的三维坐标测量系统

wMPS测量系统是一种新型的基于光电扫描的坐标测量系统,当系统工作时,激光测站分布在测量空间四周,扫描信号覆盖整个工作空间,位置传感器通过扫描信号测量与多个测站之间的方位角计算三维坐标.与其他测量系统相比,具有能够同时跟踪测量多个目标、抗干扰能力强、自动化程度高、简单易用等特点,适用于现场条件下的大尺寸测量.针对数字化...     

工作空间测量定位系统最佳测量点的确定方法

工作空间测量定位系统(workspace Measuring and Positioning System,wMPS)是一种基于旋转激光扫描平面交会的室内大尺寸定位系统.它可实现计量精度的三维坐标测量,主要应用于制造加工及装配领域的测量和检测任务.作为一种大尺寸的测量系统,与中小尺寸测量系统相比,它的测量空间与测量精度的矛盾更加突出.如何寻找此系统所覆盖测量空间内精度最高的一个点或者以此点为中心的一个区域是一个非常重要而且有意义的问题.从该测量系统的测量原理出发,与传统经纬仪相对比,给出一种利用解算方程系数矩阵的条件数作为评价空间交会优劣的评价模型,继而引入粒子群算法来求解测量空间内的最佳测量点,实验结果表明:评价模型和对应的求解方法是正确的,也是有效的,利用此方法得到的测量点为中心的区域坐标不确定度最小,而且此方法为今后的发射站布局问题的研究打下了有益的基础.     

一种视觉引导经纬仪自动测量中精确引导方法

为了提高视觉引导激光经纬仪自动测量技术中的测量效率,采用一种基于摄像机光轴的精确引导方法,在标定双经纬仪测量子系统及视觉引导子系统后,根据工件理论设计数模文件,对系统进行初始引导。随后利用数字图像处理技术,分辨出相机视场中的特征点中心,得到其与图像中心(即相机光轴)的关系,并引导视觉测量子系统精确瞄准特征点中心。最后根据标定关系得到双经纬仪偏转角度,并驱动双经纬仪精确交会在目标点。结果表明,该方法能保证系统自动测量准确度在0.3mm,同时还能提高测量效率。     

采用精确三维控制场的wMPS全局组网定向方法

工作空间测量定位系统是一种基于激光扫描的三维坐标大尺寸分布式测量系统,目前已广泛应用于大尺寸测量领域。该系统可以通过增加发射站数目来扩展量程同时精度并不损失,其前提是有一套精确的全局定向参数。在系统多平面约束的数学模型基础上,阐述了一种基于三维控制场的wMPS全局组网定向方法。在标定空间内设置点位坐标已知的控制点组成控制场,给出了组网定向的模型及优化方法,并给出迭代初值生成方法。实验表明:通过基于控制场全局组网定向方法后,系统与激光跟踪仪对比后点位误差优于0.15 mm,在提高效率的同时大大提高了系统的精度。     

一种新型激光三维扫描测量仪的研制

研制了一种基于测量机器人的激光三维扫描仪,介绍了系统的测量原理,根据双三角法原理推导出物体空间三维点坐标,提出了具有一定泛化能力的神经网络系统整体标定方法,并对一茶杯盖进行了实际测量实验,测量误差小于0.1mm,实验结果验证了测量原理的有效性和系统的可靠性。     

基于激光跟踪仪的快速镜面准直与姿态测量方法

提出了一种利用激光跟踪仪进行镜面准直和姿态测量的方法,分析了测量精度。分别利用高精度电子经纬仪与激光跟踪仪对单个立方镜和双立方镜进行准直和姿态测量,计算固定立方镜相邻镜面夹角和双立方镜坐标系间的转换参数,对比新方法的测量精度。同时比较测量效率、测量环境要求。实验结果显示:比于传统镜面拟合法低于0.5'的准直测量精度,新方法精度达到10量级,与主流的经纬仪方法相当;同时,新方法在测量效率上较经纬仪方法提高1倍以上,对测量环境的要求也较为宽松,在实际生产中可以代替经纬仪进行准直与姿态测量工作。     

一种基于视觉引导的激光经纬仪自动测量系统

为了实现对目标自动识别和自动测量,建立了一种基于视觉引导的新型激光经纬仪自动测量系统.利用两台TM5100a激光经纬仪作为精密角度传感器,采用二维精密转台带动相机代替人眼对被测区域进行扫描,引导经纬仪望远镜指向相机视场,进而对视场中的目标点进行识别和瞄准测量.对系统的自动视觉引导方法进行了研究.首先通过对精密转台和双经...     

基于视觉引导的激光全站仪精确测量方法

为了降低制造成本和提高测量效率,提出了基于视 觉引导的激光全站仪测量系统。此系统由非正交激光全站仪和一台变焦相机组成。介绍了此 系统的结构设计,分析了基于视觉的精确引导策略,最后通过与激光跟踪仪的对比测量实验 ,验证了该测量系统方法简单有效,并有毫米级的测量精度。在 隧道、建筑与室内等空间测量方面有很高的实用价值。     

激光雷达坐标测量系统的测角误差分析

为了精确地设计激光雷达坐标测量系统仪器,在研究激光雷达坐标测量系统测量原理和结构的基础上,建立了引入两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差这3项主要系统误差的测角误差模型。由理论分析可知,在距离10m处,这3项系统误差各自引入的单点坐标测量误差最大值分别为124.1m,447.9m和242.4m。结果表明,在激光雷达坐标测量系统设计中,为保证在大空间测量中仍有很高测量精度,必须严格控制两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差,并根据建立的误差模型进行参量标定和误差补偿。     

利用单站光测图像确定回转体目标三维姿态

为了实现回转体目标姿态的测量,基于光电经纬仪的单站测量布站灵活,不受测站地理条件的限制,而且避免了图像的立体匹配,具有较高的应用价值。文中充分利用空间目标的几何先验知识,在用光电经纬仪单站空间余弦姿态测量方法来获得目标姿态参数的基础上,进行了进一步的完善和改进,降低了该算法对图像质量的要求,增加了算法的实用性。模拟实验结果表明,该方法姿态角测量误差小于0.5,结果稳定,能够满足回转体目标空间三维姿态的高精度测量的要求。     

极限学习机方法在经纬仪空间配准中的应用

针对光电经纬仪测量中多传感器的空间配准问题,提出了一种基于极限学习机（ELM）的空间配准建模方法。首先介绍了ELM算法和ELM空间配准模型的建立步骤,然后使用星体测量数据建立ELM空间配准模型,最后将该模型与单项差修正模型、球谐函数修正模型进行了对比验证。实验结果表明:ELM空间配准模型可以使光电经纬仪的测量精度从17左右提高到1以内,与单项差修正模型、球谐函数修正模型相比精度提高35%以上。由此可见,与单项差修正模型和球谐函数修正模型相比,采用ELM算法所建立的光电经纬仪空间配准模型具有更高的精度和更强的泛化能力。