[發明專利]三維轉角測量方法及其裝置

有效

• 申請號: 201510083944.4
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104697472B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 楊東來;白建明;胡曉東;于芳蘇;趙小東;孫國燕
• 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: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 楊亞婷

1.一種三維轉角測量裝置，其特征在于：包括反射部件、第一自準直儀、第二自準直儀，所述反射部件安裝在被測物體上，所述反射部件包括正反射面和斜反射面，所述正反射面和斜反射面的夾角為θ，5°≤θ≤20°，所述第一自準直儀與第二自準直儀的夾角也為θ，所述第一自準直儀正對正反射面且第一自準直儀的光軸與正反射面垂直，所述第二自準直儀正對斜反射面且第二自準直儀的光軸與斜反射面垂直。

2.根據權利要求1所述的三維轉角測量裝置，其特征在于：所述第一自準直儀與第二自準直儀為二維自準直儀或一維自準直儀，

當為一維自準直儀時，所述第一自準直儀的數量為2個且并行設置，所述第二自準直儀的數量為2且并行設置，

當為二維自準直儀時，所述第一自準直儀的數量為1個。

3.根據權利要求2所述的三維轉角測量裝置，其特征在于：二維自準直儀中的光電探測器件為面陣CMOS圖像傳感器或面陣CCD，一維自準直儀中的光電探測器件為線陣CCD。

4.根據權利要求1至3之一所述的三維轉角測量裝置，其特征在于：10°≤θ≤20°。

5.根據權利要求4所述的三維轉角測量裝置，其特征在于：θ＝10°±2′。

6.根據權利要求5所述的三維轉角測量裝置，其特征在于：所述第一自準直儀的光軸與正反射面法線夾角、所述第一自準直儀光軸與斜反射面法線夾角誤差均在±2＇范圍內。

7.根據權利要求1至6之一所述裝置進行三維轉角測量的方法，其特征在于：

1)建立OXYZ坐標系、O₁X₁Y₁Z₁坐標系、O₂X₂Y₂Z₂坐標系，OXYZ為被測物體測量坐標系，O₁X₁Y₁Z₁為第一自準直儀測量坐標系，O ₂X₂Y₂Z₂為第二自準直儀測量坐標系，

其中OXZ、O₁X₁Z₁、O₂X₂Z₂均在水平面內，OY軸、O₁Y₁軸、O₂Y₂軸與水平面垂直，坐標系符合右手法則，坐標系OXYZ與坐標系O₁X₁Y₁Z₁重合，坐標系O₂X₂Y₂Z₂為坐標系O₁X₁Y₁Z₁繞O₁Y₁軸逆時針旋轉θ角度后得到，θ值為反射部件兩反射面的固定夾角；

2)第一自準直儀對正反射面進行準直測量，得出兩個測量角度值：α1_x和α1_y，其中α1_x為反射部件繞Y軸的轉角變化量，即被測物體的偏擺角β；α1_y為反射部件繞Z軸的轉角變化量，即被測物體的俯仰角ω；

3)第二自準直儀對斜反射面進行準直測量，得出兩個測量角度值：α2_x和α2_y，其中α2_x為反射部件繞Y軸的轉角變化量，與α1_x值相同；α2_y為第二自準直儀測得在第二自準直儀測量坐標系Y軸上的角度變化量，它包含了兩種角度信息：滾轉角分量α和α1_y分量ω；

4)根據步驟2)、3)測得的角度值α1_y、α2_y及兩反射面固定夾角θ計算出被測物體的滾轉角。

8.根據權利要求7所述的三維轉角測量的方法，其特征在于：滾轉角的計算公式為：

α=sinα2y-α1y*cosθsinθ.]]>