一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法 |
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| 申请号 | CN201510371963.7 | 申请日 | 2015-06-29 | 公开(公告)号 | CN104931927A | 公开(公告)日 | 2015-09-23 |
| 申请人 | 天津大学; | 发明人 | 邾继贵; 任永杰; 林嘉睿; 杨凌辉; 董超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种室内空间测量 定位 系统的旋转激光发射装置校准方法，包括：搭建wMPS发射站校准平台；粗调发射站的 位置 ，使发射站顶端旋转平台的旋 转轴 与程控多齿分度台的转轴大致重合；利用多面棱体与平行光管精密调整发射站顶端旋转平台的 旋转轴 与程控多齿分度台的转轴平行；利用千分表精密调整发射站顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台的转轴同轴；使程控多齿分度台以固定的步进 角 度顺 时针 旋转一周，再以相同的步进角度逆时针旋转一周，并在每一个分度角度位置处记录接收器获得的数据；根据数据完成对发射站的校准。本发明实现了对发射站测角 精度 的溯源，为wMPS系统的测量结果精度提供保障。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法技术领域[0001] 本发明涉及基于室内空间测量定位系统(wMPS)的三维坐标精密测量领域，特别涉及一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法。 背景技术[0002] 室内空间测量定位系统(wMPS:workshop Measurement Positioning System)是为了满足航空航天船舶等大型装备制造业的测量需求，基于空间角度交会原理发展起来的大尺寸空间坐标测量系统。该系统通过多个旋转激光发射装置(发射站)组成测量网络，对接收器位置进行自动测量。发射站顶端为一个可绕固定旋转轴匀速转动的旋转平台。在工作过程中，旋转平台发出两束随平台旋转的平面激光，同时当旋转平台转动到一个预定位置时，基座上的激光器发出全向光脉冲作为单周旋转起点的同步标记。接收器接收到同步标记光信号及扫描平面光信号并通过内部计时器记录此时时间值，进而解算出发射站转过的角度。两台及以上发射站利用空间角度交会原理即可计算得到接收器坐标。 [0003] 根据空间角度交会原理，wMPS系统的测量过程主要是通过测量被测点与各个发射站之间的角度方位，并结合各个发射站之间的位姿信息解算得到被测点空间坐标。因此，wMPS发射站的测角精度直接影响到了系统的最终测点精度，需要通过对发射站的测角不确定度进行评价与校准以满足对测量结果的精度要求。因此，设计合理高效的发射站测角精度校准方法具有非常重要的实用价值。 发明内容[0004] 针对现有技术，本发明提供了一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法，是一种wMPS系统测量精度的评价与校准方法，弥补相关校准方法的空缺，本发明利用程控多齿分度台、平行光管、多面棱体、千分表等高精度仪器作为标准，实现对发射站测角精度的溯源，为wMPS系统的测量结果精度提供保障。 [0005] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法，包括以下步骤： [0006] 步骤一、搭建wMPS发射站校准平台：将多面棱体、发射站、四维调整机构和程控多齿分度台自上而下的放置于一隔振平台上，其中，所述四维调整机构具有分别沿水平面内X、Y方向移动的自由度和分别绕X、Y轴转动的自由度；将接收器固定于一三脚架上并放置在发射站的测量范围空间内； [0007] 步骤二、粗调发射站的位置，使发射站顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台的转轴大致重合； [0008] 步骤三、利用多面棱体与平行光管精密调整发射站顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台的转轴平行； [0009] 步骤四、利用千分表精密调整发射站顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台的转轴同轴； [0010] 步骤五、使程控多齿分度台以固定的步进角度顺时针旋转一周，再以相同的步进角度逆时针旋转一周，并在每一个分度角度位置处记录接收器测量获得的发射站坐标系实际转过的角度数据；比较程控多齿分度台的旋转角度数据与接收器得到的测量角度数据，计算出发射站的精度误差，从而完成对发射站的校准。 [0011] 其中，步骤三具体步骤包括：将多面棱体固定于发射站顶端旋转平台上，将平行光管固定于与多面棱体等高度的一可调的基座上，平行光管照射多面棱体并返回一个清晰的十字线；将平行光管瞄准多面棱体的任意一个面，调整基座，使平行光管显示界面中的十字线重合，即平行光管发出光线与多面棱体上被瞄准的面垂直；将发射站顶端旋转平台绕轴旋转90度，再次调整基座使平行光管显示界面中的十字线重合，即发射站旋转平台的旋转轴与平行光管发出的光线垂直；将平行光管与基座固定，将发射站顶端旋转平台与多面棱体固定；使程控多齿分度台带动发射站旋转一定角度，使多面棱体的某一面对准平行光管，调整四维调整机构使得平行光管显示界面中的十字线重合；将程控多齿分度台旋转90度，再次调整四维调整机构使得平行光管显示界面中的十字线重合，即程控多齿分度台的旋转轴与平行光管发出的光线垂直，从而程控多齿分度台的旋转轴与发射站顶端旋转平台的旋转轴平行。 [0012] 步骤四具体步骤包括；保持发射站顶端旋转平台固定，将千分表固定于发射站附近，使千分表的测头与发射站顶端旋转平台接触且发射站旋转一周千分表的读数不超过量程；使程控多齿分度台带动发射站旋转一周，根据千分表的读数调整四维调整机构，使发射站在水平面内移动，直到程控多齿分度台旋转到任意角度处时千分表的读数稳定；将发射站与四维调整机构固定。 [0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0014] 本发明利用程控多齿分度台、平行光管、多面棱体、千分表作为标准器具，对发射站的测角结果进行高精度的评价与校准，实现对测角结果的溯源，为wMPS系统的测量结果精度提供保障。本发明满足高效、快捷的要求。附图说明 [0015] 图1是本发明中所用的发射站和接收器示意图； [0016] 图2是本发明步骤一中相关部件的布置； [0017] 图3是本发明步骤三中相关部件的布置； [0018] 图4是本发明步骤四中相关部件的布置。 [0019] 图中：1-隔振平台，2-程控多齿分度台，3-四维调整机构，4-发射站，5-接收器，6三角架，7-多面棱体，8-平行光管，9-千分表。10-基座。 具体实施方式[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。 [0021] 为实现对wMPS发射站的测角精度进行评价与校准，本发明提出了一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法，本发明中用于校准的旋转激光发射装置与接收器示意图参见图1，本发明校准方法包括以下步骤： [0022] 步骤一、搭建wMPS发射站校准平台：参见图2，将程控多齿分度台2放置于隔振平台1上，本实施例中程控多齿分度台2的测角精度为0.6角秒；在程控多齿分度台2上固定四维调整机构3，将待校准发射站4固定于四维调整机构3上，将一接收器5固定于三脚架6上，并保证在发射站4的测量范围之内。其中，所述四维调整机构3具有分别沿水平面内X、Y方向移动的自由度和分别绕X、Y轴转动的自由度， [0023] 步骤二、初步调整发射站4的位置，使发射站4顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台2的转轴大体上重合。 [0024] 步骤三、精密调整发射站4顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台2的转轴平行，参见图3，将多面棱体7固定于发射站4顶端旋转平台上，本实施例中使用的多面棱体精度为0.2角秒；将平行光管8固定于与多面棱体7等高度的一个可调的基座10上，使得平行光管8照射多面棱体7后可返回一个清晰的十字线，其中，本实施例中使用的平行光管测角精度为0.2角秒。 [0025] 将平行光管8瞄准多面棱体7的任意一个面，调整基座10使得平行光管8显示界面中的十字线重合，即平行光管8发出光线与多面棱体7的面垂直。 [0026] 将发射站4顶端旋转平台旋转90度，再次调整基座10使平行光管8显示界面中的十字线重合，由此保证旋转平台的旋转轴与平行光管8发出的光线垂直。 [0027] 将平行光管8与基座10固定，将发射站4顶端旋转平台与多面棱体7固定。 [0028] 使程控多齿分度台2带动发射站4旋转一定角度，使多面棱体7的某一面对准平行光管8，调整四维调整机构3使得平行光管8显示界面中的十字线重合。 [0029] 将程控多齿分度台2旋转90度，再次调整四维调整机构3使得平行光管8显示界面中的十字线重合，由此保证程控多齿分度台2的旋转轴与平行光管8发出的光线垂直，即程控多齿分度台2的旋转轴与旋转平台的旋转轴平行。 [0030] 将四维调整机构3固定，将多面棱体7取下。 [0031] 步骤四、精密调整发射站4顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台2的转轴同轴，参见图4，保持发射站4顶端旋转平台固定，将千分表9固定于发射站4附近，使千分表9的测头与发射站4顶端旋转平台接触且发射站4旋转一周千分表9的读数不超过量程。 [0032] 使程控多齿分度台2带动发射站4旋转一周，根据千分表9的读数调整四维调整机构3，使发射站4在水平面内移动，直到程控多齿分度台2旋转到任意角度处时千分表9的读数稳定，即可保证旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台2的转轴同轴，从而保证了发射站4顶端旋转平台的旋转轴与程控多齿分度台2的转轴重合。 [0033] 将发射站4与四维调整机构3固定。 [0034] 步骤五、使程控多齿分度台2以固定的步进角度顺时针旋转一周，再以相同的步进角度逆时针旋转一周，并在每一个分度角度位置处记录接收器5测量获得的发射站坐标系实际转过的角度数据；比较程控多齿分度台2的旋转角度数据与接收器5得到的测量角度数据，计算出发射站4的精度误差。 [0035] 尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。 |
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