激光經(jīng)緯儀精確“交會”實現(xiàn)機(jī)制研究.pdf

1、激光經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)利用與“視準(zhǔn)軸”同軸的激光束實現(xiàn)對目標(biāo)點的瞄準(zhǔn)，能夠在大空間、大尺寸范圍實現(xiàn)對目標(biāo)物體的快速、非接觸式測量，具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于激光經(jīng)緯儀伺服驅(qū)動系統(tǒng)空間角度分辨率的限制，隨著測量空間、尺寸的增大，難以保證“視準(zhǔn)軸”精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)點，從而制約了激光經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。
　　本文以大型裝備精密裝配、制造對大尺寸坐標(biāo)測量技術(shù)的應(yīng)用需求為背景，以雙經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)為平臺，基于激光經(jīng)緯儀“視準(zhǔn)軸”可視化條件，開展

2、了激光經(jīng)緯儀精確“交會”實現(xiàn)機(jī)制的研究。激光經(jīng)緯儀精確“交會”機(jī)制通過控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)使經(jīng)緯儀以最小步進(jìn)角為間隔對目標(biāo)點進(jìn)行多點掃描，通過高分辨率攝像機(jī)實時采集掃描點和目標(biāo)點的位置關(guān)系圖像，利用圖像處理和相關(guān)算法實現(xiàn)經(jīng)緯儀精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)點，從而實現(xiàn)精確“交會”的目的。激光經(jīng)緯儀精確“交會”機(jī)制利用“視準(zhǔn)軸”激光束瞄準(zhǔn)取代人眼瞄準(zhǔn)，避免了人為誤差的影響，提高了測量效率。論文主要工作包括:
　　1.分析了當(dāng)前大尺寸坐標(biāo)測量技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域

3、的重要地位和發(fā)展前景，對目前應(yīng)用最為廣泛的多種大尺寸坐標(biāo)測量系統(tǒng)進(jìn)行了原理概述，并結(jié)合大尺寸坐標(biāo)測量技術(shù)在測量過程中對“交會”的需求，提出了一種激光經(jīng)緯儀精確“交會”的實現(xiàn)機(jī)制。
　　2.在分析經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)測量原理的基礎(chǔ)上，對經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的交會控制方法進(jìn)行了梳理和歸納。并進(jìn)一步對經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)非精確“交會”進(jìn)行了誤差分析，從而提出了激光經(jīng)緯儀精確“交會”的思路與方案。
　　3.針對激光經(jīng)緯儀精確“交會”的實現(xiàn)機(jī)制，分析了

4、激光點特征提取、目標(biāo)點坐標(biāo)定位的方法以及攝像機(jī)鏡頭的變焦控制算法。根據(jù)測量需要，建立了三種激光經(jīng)緯儀精確“交會”的實現(xiàn)模型。
　　4.針對激光經(jīng)緯儀精確“交會”的實現(xiàn)方法，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，初步證明了方法的可行性，并對精確“交會”測量方法的精度和不確定度進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
　　5.結(jié)合實驗室環(huán)境，基于實驗室儀器設(shè)備，搭建了激光經(jīng)緯儀測量平臺，并對三種精確“交會”實現(xiàn)方法逐一進(jìn)行了實驗驗證，最后從不同角度對三種方法進(jìn)行了比較和分析