[發明專利]空間動態角度測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201410260143.6
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104006789A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張勇;馬東璽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總裝備部軍械技術研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 胡澎

1.一種空間動態角度測量裝置，其特征是，包括有：

動態角度傳感器，與數據處理系統相連，用于檢測被測對象動態角度的變化；

合作目標靶板，作為被測對象動態角度變化的參照物設置于被測對象的前方；以及

數據處理系統，與所述動態角度傳感器相連，用于對所述動態角度傳感器進行合作目標的搜索控制，并對檢測的數據進行處理，以得到被測對象的空間動態角度值；

所述動態角度傳感器由兩軸精密伺服機構、高精度光學成像系統和通用機械夾持機構所組成；所述高精度光學成像系統安裝于所述兩軸精密伺服機構的承載平臺上，通過所述兩軸精密伺服機構的動作，改變光學成像視場；在所述兩軸精密伺服機構中內置有絕對光電編碼器，所述絕對光電編碼器用以輸出俯仰角和/或方位角的變化值。

2.如權利要求1所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，在所述兩軸精密伺服機構中內置有絕對光電編碼器，用以輸出伺服機構動作的俯仰角和方位角。

3.如權利要求1所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，在所述合作目標靶板的靶板上設有粗細不同的十字分劃。

4.如權利要求1所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，所述數據處理系統由控制電路、視覺合作目標識別跟蹤模塊、動態誤差補償模塊和數據記錄輸出模塊所組成；所述兩軸精密伺服機構和所述高精度光學成像系統分別與所述數據處理系統相連。

5.如權利要求1所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，所述動態角度傳感器通過所述通用機械夾持機構固定于被測對象上；當被測對象發生轉動或空間位姿變化時，在所述數據處理系統控制下，實時跟蹤所述合作目標靶板，使得所述合作目標靶板上的十字分劃始終與所述光學成像系統中的電十字分劃相重合。

6.如權利要求1所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，所述合作目標靶板放置于被測對象前方，使之能夠被所述動態角度傳感器上的高精度光學成像系統捕捉到。

7.一種空間動態角度測量方法，其特征是，包括以下步驟：

a、將空間動態角度測量裝置中的合作目標靶板置于被測對象的前方，將動態角度傳感器通過其上的通用機械夾持機構固定于被測對象上，并將所述動態角度傳感器中的兩軸精密伺服機構的俯仰角和方位角與被測對象的空間位姿指向調整為一致，將此刻所述兩軸精密伺服機構中內置的絕對光電編碼器歸零；

b、利用空間動態角度測量裝置中的數據處理系統控制所述動態角度傳感器自動識別所述合作目標靶板上的十字分劃，并使所述動態角度傳感器中的高精度光學成像系統獲取的該十字分劃圖像與高精度光學成像系統中的電十字分劃相重合，所述數據處理系統記錄此刻的所述絕對光電編碼器的輸出值，并提示被測對象開始轉動；

c、在被測對象轉動過程中，所述動態角度傳感器在所述數據處理系統的控制下實時跟蹤所述合作目標靶板上的十字分劃，并使所述高精度光學成像系統獲取的該十字分劃圖像與高精度光學成像系統中的電十字分劃相重合，所述數據處理系統同時記錄被測對象轉動過程中所述高精度光學成像系統獲取的圖像序列和所述絕對光電編碼器的輸出值；

d、被測對象轉動結束時，所述動態角度傳感器在所述數據處理系統的控制下，停止跟蹤所述合作目標靶板上的十字分劃，所述數據處理系統記錄此刻的所述絕對光電編碼器的輸出值；

e、所述數據處理系統根據步驟b、c、d中的所述絕對光電編碼器的輸出值，通過空間角度傳遞模型和對動態跟蹤誤差的補償計算得到被測對象的空間動態轉動角度。

8.如權利要求7所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，所述動態角度傳感器通過所述通用機械夾持機構固定于被測對象上；當被測對象發生轉動或空間位姿變化時，在所述數據處理系統控制下，實時跟蹤所述合作目標靶板，使得所述合作目標靶板上的十字分劃始終與所述光學成像系統中的電十字分劃相重合。

9.如權利要求7所述的空間動態角度測量裝置，其特征是，所述合作目標靶板放置于被測對象前方，使之能夠被所述動態角度傳感器上的高精度光學成像系統捕捉到。