利用激光跟踪仪检测全站仪标准基线长度可行性分析

现行的GB/T 16789-2019《比长基线测量规范》规定全站仪测距长度基线场采用因瓦基线尺测量的方法进行检定,其过程繁琐,且成本较大.通过对激光跟踪仪距离测量精度的分析和检测实验结果,对比了同一个标准基线场分别利用激光跟踪仪测量和因瓦基线尺测量的结果及其若干项精度指标,以及通过对比用两种基线长度分别计算出的若干台高精度智能型全站仪的加乘常数及其中误差,论证了激光跟踪仪的长度测量精度是可以满足全站仪测距长度基线场检定的要求,且精度比因瓦基线尺测量的结果更高,测量效率也大为提高.     

基于二轴分度台的星敏感器单星测量精度测试方法

针对星敏感器单星测量精度提出了一种基于二轴分度台的测试方法,采用平行光管和二轴分度台分别模拟恒星和地球坐标系,并利用自准直经纬仪建立测量正交坐标系,测得平行光管与星敏感器光轴夹角的理论值与测量值之间的误差即为单星测量精度。为消除星敏感器镜头畸变引起的测试误差,通过最小二乘法和多项式拟合对测试数据进行了分析和校正。应用结果表明,采用该测试方法得到的测角精度与直接观星试验的结果非常接近。     

地面三维激光扫描仪距离校准装置及测量不确定度评定

距离测量结果的准确度是衡量地面三维激光扫描仪测量精度的重要技术指标.采用精密气浮导轨、高精度全站仪以及标准靶球建立了三维激光扫描仪距离校准装置,实现了室内80m范围该类仪器的绝对测距和相对测距能力的校准测试,并对校准结果进行了不确定度分析.     

全站仪合作目标常数测定方法的探讨

阐述全站仪测距时目标常数对测距精度的影响,利用全站仪对不同合作目标进行测量距离,与参考距离对比分析,来测定目标常数。介绍了两种目标常数测定方法,并评价各自优劣,通过实验,测定3种规格棱镜目标常数分别为-21mm、-23mm、-31mm。     

基于MEMS光线引入器的太阳敏感器技术

太阳敏感器是卫星等航天器上的重要姿态测量部件,其原理是测量太阳光线和敏感器本体主轴的夹角,近而确定卫星的指向.随着MEMS技术和高精度图像传感器技术的发展,将MEMS光线引入器阵列和APS(Active Pixel Sensor)图像传感器技术进行组合,在不增加系统的质量和功耗的情况下通过多个成像阵列来降低系统的随机误差,提高成像中心位置的准确性,从而将太阳敏感器的测量精度提高一个量级.同时采用图像预测提取相关算法(Future Extraction and Image Corre-lation-FEIC),提高了系统的鲁棒性,在部分小孔受到堵塞等干扰情况下,依然保证系统正常工作,精度上基本上不受影响.传统的太阳敏感器一般采用单孔式光线引入器和CCD等方案来实现的,精度比较低.这种新设计思路和实现方法为太阳敏感器系统的可靠性提供了重要保障.     

立式金属罐径向偏差检测方法的探讨与应用

一、全站仪光学测距法检测径向偏差方法的成功应用 利用全站仪的电子测距、电子测角和数据自动采集、存储,对立式金属罐各圈板的半径、板高等计量数据进行高精度的自动测量。     

基于全站仪和激光跟踪仪的长距离标定方法研究

针对超长距离位置参数的高精度标定需求,设计了一种采用激光跟踪仪与全站仪的联合测量方法,该方法可集成两个系统各自优势满足测量需求.通过建立不同等级的测量控制网,采用分级测量技术,为全程测量提供基准,控制测量误差.采用统一空间测量网络的分析方法,将测量设备联合起来,建立统一的测量坐标系.结果表明,该方法可高精度、高效率的对...     

一种星敏感器安装误差自动化测量方法

针星敏感器安装误差的精确标定,该文提出基于平台式惯性/星光组合导航系统中,星敏感器相对惯性坐标基准的安装误差自动化测量方法。首先基于光电自准直仪测量方式,建立安装误差测量的数学模型,并通过仿真验证模型的有效性。开发一套自动化测试系统,利用高精度的光电测角仪模拟星光,将星敏感器主光轴对准星点,输出星点坐标信息,自准直仪测量标准六面体的姿态,通过与星敏感器坐标对比和软件自动解算得到星敏感器相对标准六面体的安装误差。试验数据能达到5″内的测试稳定精度,证明该方法可准确测量出星敏感器的安装误差,且测试稳定性好,已应用于工程精密测量。     

基于全站仪测距的超声波液位计检校方法的提出和研究

通过全站仪的精确测距功能,对量程较大的超声波液位计进行检较,既能保证使用标准器的使用准确度,又能提高工作效率.     

多路无线超声波测距系统研发

结合多路超声波传感器与无线通信模块设计一种新型超声波测距系统,采用两片单片机通过SPI接口与无线收发模块进行数据传输,并用温度传感器DS 18B20进行温度补偿以提高测距精度,具有液晶显示和远距离上位机监测等功能.实测误差在6％内,达到厘米级的测量准确度,满足一些生活及工业中的应用需求.     

白车身视觉检测系统中多类型传感器全局校准技术

针对白车身视觉检测系统中传感器数量多、种类各异、分布空间大、位置关系复杂等问题,提出了一种适用于工业现场的多视觉传感器全局校准技术。基于坐标系间接统一法,设计多个精密立体靶标作为坐标系转换中介,利用激光跟踪仪获取现场校准数据,在单位四元数数学模型的基础上,求解两坐标系间最优转换矩阵,将固定式传感器和柔性传感器的测量坐标系统一到全局坐标系。该方法已在某企业在线测量项目中成功应用,现场只需完成传感器坐标系与全局坐标系转换关系标定,降低了复杂现场环境对多传感器全局校准的限制,简化了校准过程,提高了环境适应性,校准后检测系统各向测量精度均优于±0.2 mm,满足白车身在线测量精度要求。     

应用3D DISTO测量仪测量卧式金属罐容积

本文针对地埋卧式金属罐3D DISTO检测方法,该方法根据激光测距技术和角度测量技术形成罐壁三维坐标点数据,3D DISTO按程序设计对圆筒体和封头扫描,并记录各测点的水平角、天顶距、斜距形成点运坐标数据文件在电脑中,由后处理软件计算,并和JJG 266-1996《卧式金属罐容积》检定规程中几何测量法进行比较,验证了采用3D DISTO测量地埋卧式金属罐容积的可行性,采用3D DISTO检测方法测量卧式金属罐容积,测量精确度高,对测量环境适应性强,自动化程度及作业安全性高,劳动强度小。     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

基于传感器阵列的野外基线环境参数自动测量系统研制

为了保证野外测距精度,研制了一套环境参数自动测量系统,该系统通过在野外基线沿线布置密集的气温、气压与湿度传感器阵列,精确测量光路气温、气压及湿度等环境参数,进行空气折射率修正。采用μ-base测距仪在不同气候条件下进行验证实验,测量距离为144 m。实验结果表明,采用该系统测量环境参数,进行空气折射率修正,其修正误差引入的距离测量不确定度优于3.0×10^-7(k=2)。     

视觉测量传感器系统结构参数设计分析

依据三角法建立了基于线结构光和对称式双目立体视觉的两种典型视觉传感器坐标测量系统数学模型.通过对坐标测量模型及传感器各结构参数之间的相互关系分析,研究了线结构光视觉传感器和双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数及其误差对系统综合测量精度的影响关系特性.在对各结构设计参数综合分析的基础上,提出了视觉传感器坐标测量系统结构参数优化准则,并给出了线结构光视觉传感器及双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数的一般性设计原则与方法.     

低温液位传感器校准装置几何误差辨识方法的研究

针对低温液位传感器校准装置的夹具端空间姿态问题,提出了一种基于多边法原理的误差辨识方法。利用激光跟踪仪测距精度高的特点,采用多边法原理对校准装置夹具端的运动轨迹进行标定,以重力加速度方向为Z轴反方向建立虚拟坐标系,利用刚体中两点位置始终不变的特性,获得被测点6项误差的冗余数据,实现校准装置几何误差的辨识。仿真结果表明,所提出的方法具有一定的可行性,采用遗传算法与信赖域法、Guass-Ne叭加法相结合的方法,在一定程度上避免因初值难以确定造成的数据不收敛问题。     

齿轮箱传动轴扭矩与转速测试

设计一种应变式无线扭矩传感器,同时集成了转速测量功能,在测量传动轴扭矩时,同时能准确地测量出转速。该传感器节点内置独立的高精度桥路电阻和放大调理电路,可以通过上位机软件,实现1/4桥、1/2桥、全桥测量方式的自动切换,兼容了各种类型的桥路传感器。节点通过无线数字信号传输,将测得的应变及转速值无线发送到上位机数据测试系统,该传输方式消除了传统采用的长电缆传输带来的噪声干扰,使得整个测量系统具有很高的测量精度和很强的抗干扰能力。通过工程实际应用,测试结果显示,无线扭矩-转速传感器稳定可靠。     

自适应蒙特卡洛法评定全站仪测距不确定度

全站仪测距精度的校准需要在标准基线场上进行,由于野外环境不可控和气象条件波动剧烈,因此判断全站仪的测量结果的可靠程度具有重要意义。为了解决全站仪测距不确定度评定模型的非线性和输入量强相关等问题,本文首先采用了自适应蒙特卡洛法进行不确定度评定,然后与GUM的不确定度评定结果进行对比,当测距距离为1 176 m时,自适应蒙特卡洛法评定的不确定度结果为2.2 mm,GUM为2.6 mm,结果显示两种不确定度评定方法的测量结果均在合理预期之内,且自适应蒙特卡洛法评定的不确定度置信区间更窄。自适应蒙特卡洛法结合了大量数据样本和自适应优化仿真次数的优势,不仅对全站仪测距过程中的各项误差源引入的不确定度分量评估更为全面,而且在保证了全站仪测距不确定度评定结果准确的同时,相比于蒙特卡洛法节约了70%的样本数量。     

Data acquisition, analysis and applications of multi-sensor integration

This paper presents some key techniques for multisensor integration system, which is applied to the intelligent transportation system industry and surveying and mapping industry, e.g. road surface condition detection, digital map making. The techniques are synchronization control of multisensor, spacetime benchmark for sensor data, and multisensor data fusion and mining. Firstly, synchronization control of multisensor is achieved through a synchronization control system which is composed of a time synchronization controller and some synchronization subcontrollers. The time synchronization controller can receive GPS time information from GPS satellites, relative distance information from distance measuring instrument and send spacetime information to the synchronization subcontroller. The latter can work at three types of synchronization mode, i.e. active synchronization, passive synchronization and time service synchronization. Secondly, spacetime benchmark can be established based on GPS time and global reference coordinate system, and can be obtained through position and azimuth determining system and synchronization control system. Thirdly, there are many types of data fusion and mining, e.g. GPS/Gyro/DMI data fusion, data fusion between stereophotogrammetry and PADS, data fusion between laser scanner and PADS, and data fusion between CCD camera and laser scanner. Finally, all these solutions presented in paper have been applied to two areas, i.e. landborne intelligent road detection and measurement system and 3D measurement system based on unmanned helicopter. The former has equipped some highway engineering Co., Ltd. and has been successfully put into use. The latter is an ongoing research.