工作空间测量定位系统定向参数修正方法

为保证工作空间测量定位系统的现场测量精度,需要在发射站姿态受到温度、震动等环境因素影响时对其定向参数进行修正。提出了一种以固定接收器为基准的定向参数修正方法,通过在工作空间内稳定参考点处安装的冗余接收器监控发射站工作状态并对定向参数进行实时在线修正,采用光平面参数描述的发射站几何模型推导了接收器坐标测量方程。在此基础上,以参考点坐标为已知条件,建立了基于共面约束的定向参数修正量优化方程,给出了平差解算方法。实验结果表明,当采用6个接收器进行修正时,系统坐标测量偏差在0.15 mm以内,满足现场大尺寸坐标测量的精度要求,有效提高了系统的可靠性、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...     

扫描平面激光空间定位系统测量网络的构建

为了提高先进装备制造过程中大型工件测量与定位的精度与效率,构建了扫描平面激光空间定位系统测量网络,研究相应的坐标系配准技术以充分融合各测站的信息.结合单系统的单发射站基于旋转平面激光自动测角和双发射站交汇测量原理,提出了基于刚体重心基准的坐标系配准算法,将各单系统的测量数据有效整合,实现测量网络的构建.搭建了由4个发射...     

工作空间测量定位系统加权问题研究

工作空间测量定位系统(workspace Measuring and Positioning System,简称wMPS)是一种基于旋转激光扫描平面定位技术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。作为一种分布式系统,工作空间测量定位系统也存在着为不同测量节点分配权重的问题。考虑到在定位过程中误差的复杂性,提出一种根据不同测量区域,利用统计数据对不同测量节点动态分配权重的分权方法。为验证此方法,设计了对比实验,实验结果表明:文中提出的加权方法可显著提高工作空间测量定位系统的测量精度。     

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.     

通用电子计数器的测量原理与误差分析

主要介绍了通用电子计数器测量频率原理及测量周期的基本原理，并对测量过程中的误差进行了分析。     

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.     

基于正交柱面成像相机的大尺寸三维坐标测量

提出了一种基于正交柱面成像相机的大尺寸三维坐标测量方法。正交柱面成像相机由一个正交柱面成像光学系统和两个正交放置的线阵CCD组成,它们分别被用来检测被测点的水平角和垂直角。一个相机决定了两个角度,两个相机交汇,即可实现被测点的三维坐标测量。所提出的方法在精密坐标测量特别是动态位置跟踪方面具有突出的优势。一个灵活的内参标定方法被用来标定正交柱面成像相机,内参标定后相机在水平方向和垂直方向角度测量误差的均值分别为1.85和2.16。另外,双相机的外参标定也被介绍,外参标定后系统的坐标测量精度优于0.52 mm。实验结果表明:所提出的三维坐标测量方法有效,具有良好的测量精度。     

横轴支架同轴度误差测量与分析

本文对三坐标测量机上进行同轴度测量出现的误判现象进行了定量分析,分析了某产品横轴支架同轴度加工误差的成因,并提出了利用三坐标测量数据来消除横轴支架同轴度误差的解决方案。     

变焦系统误差分析

针对变焦距系统的动态误差和静态误差耦合问题,提出了一种误差分配与分析方法。首先对变焦距系统采用光路等效原理进行化简,通过分析变焦系统的误差源与物像位置关系,给出变焦距系统总体许用误差指标,然后利用齐次坐标转换与矩阵运算合成光学元件总体误差,同时建立等效光学系统误差精度判断准则,判断变焦距系统误差是否满足要求,最后结合光电经纬仪电视系统进行目视分辨率测试,给出变焦距系统各个光学元件的组内与组间误差对成像的影响。所提出的误差分析方法既可以用来检验各组误差的合成结果是否满变焦距系统足精度要求,又可针对总体误差进行逐级分配,为光学仪器的误差分析与分配提供了参考依据。     

基于数据加权融合的wMPS系统定向方法

为了提高室内空间测量定位系统(wMPS)的定向 精度,提出了一种数据加权融合实现wMPS 各发射站间定向的新方法。方法引入激光跟踪仪控制场三维坐标约束和wMPS发射站光平 面约束,将测 量不确定度转化为权重进行优化分配,推导了误差传递函数,将摄影测量中的坐标系转换方 法用于单个 wMPS发射站与全局坐标系间的坐标转换初值的计算,最终建立数据加权融合的定向数学模 型并实现解算。 仿真表明,利用本文方法,定向平移量误差在0.09mm以内,用四元 数表示的旋转角误差在2.4＂以内。 按照本文方法定向后的系统,在8m×5m×4m的范围内进行实验,点位测量精度优于0.21mm,基准尺长比 对精度优于0.1mm。实验表明,本文方法与传统的利用已知控制点进 行定向的方法相比,定向精度得到了明显提高。     

基于光学标靶与测距仪的隐藏区域坐标测量

为了解决大型装备中隐藏区域的空间坐标测量问题,提出一种基于光学标靶与测距仪的激光测头,该测头与全站仪或激光跟踪仪构成非接触测量系统。测量时,激光测距仪发出的激光对准被测点测得其距离,用全站仪或激光跟踪仪瞄准光学标靶,实时获取激光测头的空间坐标,同时激光测头测得其自身的空间姿态角,然后通过坐标变换得到被测点的空间坐标;并进行了实验验证。结果表明,该测量系统可以使得组合测量的量程扩大并保持较高的空间坐标测量精度。     

桅杆型红外搜索系统测角精度的误差分析

红外搜索系统安放在车载桅杆上升高使用,可以提高系统的探测距离。但由于车载桅杆的误差引入,系统的测角精度误差会增大。本文对桅杆型红外搜索系统的测角精度误差来源进行了分类和估算,提出了一种利用双天线差分GPS和姿态测量设备进行全系统测角精度评估的新方法。工程实践表明,该方法不仅可以快速完成测角精度标定,而且标定结果和理论计算结果基本一致。     

双目测量系统目标相对位置误差分析

目标特征点三维坐标的测量精度直接影响目标位姿的解算,准确确定影响目标位姿的误差因素,对各项误差进行合理分配及综合,是提高目标测量精度的关键。目前,像点提取精度、特征点匹配精度根据现有算法已达到瓶颈,而在摄像机内部结构及标定等方面提高测量精度还有较大的研究空间。通过建立成像点坐标测量方程,综合分析各误差因素对目标位置的影响。通过实验分析与仿真,摄像机内部结构误差及标定误差对成像点坐标的影响在一个像素内,当f=0.031 9 m,目标距离为20 m时,目标位置总体测量精度为0.029 4 m。对光学成像系统内部结构的设计及电子器件的选型具有较大参考价值。     

基于测距传感器的WMPS非接触测量方法

为了解决现有的工作空间测量定位系统（WMPS）中柔性待测物表面形变及大尺寸测量空间内遮挡等问题,提出了一种基于测距传感器的非接触测量方法,并设计了基于该方法的测量靶。首先建立了该方法的测量模型,将测量靶抽象为若干个控制点和一个矢量;然后通过发射站的数学模型推导出了测量靶姿态迭代解算方法,并通过单位四元数估计法给出了该迭代算法的初值生成方法;最后采用自标定方法对测量靶进行了参量标定,并依托天津大学研制的WMPS系统进行了精度验证实验。结果表明,该测量靶的重复性测量精度为1mm,距离测量精度为2.5mm。该方法使得WMPS系统的测量范围扩大并保持了较高的空间3维坐标测量精度。     

五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可以实现大口径平面镜低阶像差的高精度检测,是指导大口径平面镜光学加工过程的一种有效途径。为使大口径平面镜检测系统中的五棱镜扫描技术更加完善,通过理论分析和计算模拟,对五棱镜检测系统中的主要误差源,包括五棱镜制造误差、温度梯度的影响、元件位置误差、光束定位误差、自准直仪测量误差等进行研究,形成了比较完善的误差分析的数理结果。计算结果表明,在当前实验室技术条件下,五棱镜扫描检测系统在单个测量点处的测量不确定度达到230 nrad,其中影响五棱镜检测系统测量精度的主要因素为自准直仪的测量精度与温度的影响。研究结果给出了工程实际中提高五棱镜扫描系统检测精度与减小测量误差的注意事项,并可用于指导系统设计时的误差分析及精度分配。     

机器视觉螺纹测量的误差分析

为了提高机器视觉方法测量螺纹的精度,采用理论分析和实验验证的方法,研究了用垂直投影测量和切向投影测量方法进行螺纹测量时发生的延伸螺旋面投影遮挡问题。在介绍垂直投影测量和切向投影测量方法的基础上,解释了垂直投影测量和切向投影测量方法产生原理误差的原因。通过对遮挡误差和不同螺旋升角误差对螺纹牙形角测量影响情况的理论分析和推导,给出了垂直投影测量时延伸螺旋面遮挡和不同螺旋升角影响的误差计算式,并进行了实例验证和分析。结果表明,对导程较大的螺纹按垂直投影法测量时,由延伸螺旋面遮挡造成的牙形角测量误差可达到1°以上。这一结果对牙形角测量而言是不容忽视的。