[實用新型]一種高精度垂軸傾角測量系統

有效

• 申請號: 201320557835.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN203479294U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 江波;郝偉;鄭志奇;田雁;靳虎敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01C1/02
• 分類號: G01C1/02;G01C9/02;G01C25/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本實用新型涉及一種垂軸傾角測量系統，特別適用于不落地工作模式的垂軸傾角測量。

背景技術

垂軸傾角測量主要用于光電經緯儀不落地測量技術，垂軸傾角直接影響光電經緯儀對目標的測量精度，常規的光電經緯儀采用落地工作模式，開始測量工作前先進行經緯儀自身的嚴格調平，以目前的調平方法可使經緯儀的垂軸誤差調整到3″以下，經緯儀的綜合測量誤差可以達到10″以下。而采用不落地工作模式時，由于車體支撐機構的剛性和間隙導致了經緯儀總是帶有一個較大的垂軸誤差，并且該誤差隨著外界擾動還會不斷變化，經過實際測量，由陽光照射、風吹、人員走動等外界擾動造成車體垂軸變化可達到3′以上，無法滿足當前光電經緯儀的測量精度要求，因此必須對經緯儀的垂軸晃動誤差即傾角誤差進行實時測量，并進行對測量結果進行修正補償。

目前，國內采用的傾角測量方法有兩種方法：一種方法是在經緯儀底座上安裝整裝式的二維傾角傳感器，通過傳感器測出正交的兩向垂軸誤差。這種方法的主要缺點是傾角傳感器的響應速度達不到經緯儀車體平臺的變形速度，測量數據滯后于車體平臺的傾角變形，所得數據無法真實表征車體的高頻變化，通過濾波只能感應車體的低頻變形。還有一種方法是光學非接觸測量方法，采用兩個電視自準直儀對車體的俯仰和橫滾變形進行監視（圖1），通過時統系統將車體的兩個方向的數據進行記錄，再用測量數據對測量結果進行補償。但測量工作開始前還需要對自準直儀進行調水平和調正交，該方法的優點是結果真實準確，其缺點是測量準備時間太長，不利于工程上對測量系統快速展開、機動測量的要求。

實用新型內容

本實用新型提供一種高精度垂軸傾角測量系統，旨在簡化系統結構，提高垂軸傾角測量的效率。

本實用新型的基本原理是：

本方法為滿足快速響應的特點，采用光學非接觸式的測量方法，采用一臺電視自準直儀，垂直固定于光電經緯儀底座下方，光電經緯儀的垂軸晃動會帶動自準直儀的光軸變化，采用水銀水準器進行水平指示，通過電視自準直儀的出射像和水銀水準器的反射像計算經緯儀垂軸兩個方向（俯仰和橫滾）的傾斜量。通過經緯儀上光學系統對水平靜止放置的平行光管成像，分別判讀傾斜車體前后兩套光學系統的成像數據，對比二者的判讀數據即可計算出兩套坐標系的對準夾角。

本實用新型的技術方案如下：

一種高精度垂軸傾角測量系統，包括車載平臺和固定安裝于車載平臺上的光電經緯儀，該光電經緯儀搭載有第一成像裝置；其特征在于：所述高精度垂軸傾角測量系統還包括搭載有第二成像裝置的電視自準直儀、以及位于電視自準直儀正下方并與地面相對固定的平面反射裝置；所述電視自準直儀垂直固定于光電經緯儀底座下方。

基于上述基本方案，本實用新型還進一步作如下優化限定和改進：

上述平面反射裝置采用水銀水準器，從而保證反射面的絕對水平。

上述光電經緯儀還安裝有電子水平儀。

上述第一成像裝置和第二成像裝置均采用光電傳感器（CCD）。

對上述高精度垂軸傾角測量系統進行標定的方法，包括以下步驟：

（1）光電經緯儀粗調平；

（2）開啟電視自準直儀，電視自準直儀發出準直光束經水銀水準器反射回第二成像裝置；調整電視自準直儀的安裝位置，使反射光束的像點位置位于第二成像裝置的成像面的中心；

（3）在光電經緯儀同一水平位置安裝水平放置的平行光管，第一成像裝置接收來自平行光管的光束，調整平行光管的架設位置，使得該光束的像點位置位于第一成像裝置的成像面的中心；

（4）傾斜車載平臺，第一成像裝置和第二成像裝置的成像目標在各自的成像面上產生位移矢量，記錄坐標變化量分別為（ΔX1，ΔY1）、（ΔX2，ΔY2），按照下式計算：