[發(fā)明專利]立體標(biāo)定裝置及使用其測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710084384.3
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN107543494B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊再華;萬畢樂;隆昌宇;阮國偉;王偉;胡德垚;段晨旭;張禹杭;張春柳;閆榮鑫;張偉;李慶輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B7/004
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于碳纖維桁架結(jié)構(gòu)的立體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置，包括碳纖維頂板、底板、中隔板和若干立柱，頂板、底板和中隔板均為等外徑的圓環(huán)形且以圓心縱軸為共軸中心平行疊放，若干立柱沿著三個(gè)板的外邊緣垂直板面設(shè)置并對三個(gè)板進(jìn)行固定，其中，立體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置是由碳纖維材料一體加工成型的，其中，中隔板基本設(shè)置在頂板和底板之間距離的中間位置處。本發(fā)明也公開了一種使用該裝置進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法。本發(fā)明測量時(shí)可以由經(jīng)緯儀和激光跟蹤儀等不同測量系統(tǒng)測量，快速得到不同測量系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，轉(zhuǎn)換精度提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種經(jīng)緯儀與激光跟蹤儀、激光雷達(dá)等測量系統(tǒng)的測量坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換裝置，也涉及一種使用該測量坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的測量方法。

背景技術(shù)

隨著航天航空及船舶等工業(yè)的發(fā)展，大尺寸測量技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。由于新技術(shù)的需求發(fā)展，在測量中經(jīng)常需要用到多種大尺寸測量設(shè)備共同測量同一任務(wù)，這就需要把不同的測量設(shè)備的坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即把不同測量坐標(biāo)系下測量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下。例如，在衛(wèi)星總裝測量中需要經(jīng)緯儀與激光跟蹤儀同時(shí)測量，經(jīng)緯儀測量衛(wèi)星上的立方鏡，激光跟蹤儀測量衛(wèi)星上的銷孔等靶標(biāo)，最后通過經(jīng)緯儀與激光跟蹤儀之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到銷孔與立方鏡之間的關(guān)系。在衛(wèi)星天線形面測量中，需要經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量天線的光學(xué)立方鏡，需要激光雷達(dá)或工業(yè)相機(jī)測量天線的形面，最后將形面擬合的周線轉(zhuǎn)換到光學(xué)立方鏡坐標(biāo)系下。

當(dāng)前，不同坐標(biāo)系基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過程中使用的是公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換法，該方法需要在被測空間范圍內(nèi)均勻布置3個(gè)以上的固定靶標(biāo)點(diǎn)，靶標(biāo)點(diǎn)可以被使用的測量系統(tǒng)識(shí)別。測量時(shí)不同測量系統(tǒng)分別測量固定的靶標(biāo)點(diǎn)，利用擬合算法計(jì)算出不同測量坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣和平移矢量。但是該方法需要臨時(shí)固定公共靶標(biāo)點(diǎn)，測量效率低，且不同測量系統(tǒng)可同時(shí)識(shí)別的靶標(biāo)點(diǎn)制作精度低。本課題組的任春珍曾提出了一種基于碳纖維板的多系統(tǒng)測量基準(zhǔn)集成轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器(CN201310138473.3)，把經(jīng)緯儀常用的光學(xué)立方鏡與激光跟蹤儀常用的靶球座集中固定在一塊碳纖維板上，由計(jì)量部門標(biāo)定得到碳纖維板上光學(xué)立方鏡與靶球座坐標(biāo)系之間的關(guān)系。在現(xiàn)場測量時(shí)由經(jīng)緯儀直接測量碳纖維板上的光學(xué)立方鏡基準(zhǔn)，由激光跟蹤儀測量靶球座基準(zhǔn)，然后用計(jì)量的轉(zhuǎn)換關(guān)系傳遞計(jì)算得到經(jīng)緯儀坐標(biāo)系與激光跟蹤儀坐標(biāo)系下測量得到的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換矩陣和平移矢量。該方法提高了現(xiàn)場測量不同測量系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換效率。但是由于測量基準(zhǔn)在同一平面內(nèi)其轉(zhuǎn)換精度不足。

因此，為解決上述問題，非常有必要提供一種簡單可靠的測量系統(tǒng)，能夠顯著提高轉(zhuǎn)換精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種立體的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置，該裝置基于碳纖維桁架結(jié)構(gòu)，將被測靶球座和光學(xué)立方鏡分布在該碳纖維結(jié)構(gòu)的不同高度，靶球座分布覆蓋了被測空間，對整個(gè)被測空間的誤差進(jìn)行了強(qiáng)制約束，既可以提高坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換效率也可以提高坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度。

此外，本發(fā)明另外提供了一種利用基于碳纖維桁架結(jié)構(gòu)的立體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的測量方法，該裝置可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯儀、激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、室內(nèi)GPS等測量系統(tǒng)的坐標(biāo)系快速高精度轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的基于碳纖維桁架結(jié)構(gòu)的立體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置，包括碳纖維頂板、底板、中隔板和若干立柱，頂板、底板和中隔板均為等外徑的圓環(huán)形且以圓心縱軸為共軸中心平行疊放，若干立柱沿著三個(gè)板的外邊緣垂直板面設(shè)置并對三個(gè)板進(jìn)行固定，其中，立體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換裝置是由碳纖維材料一體加工成型的，其中，中隔板基本設(shè)置在頂板和底板之間距離的中間位置處。

其中，所述碳纖維材料型號(hào)為：T300。

其中，碳纖維頂板的圓環(huán)上設(shè)置四個(gè)靶球座，四個(gè)靶球座隨機(jī)布置，優(yōu)選圍繞圓周均布。光學(xué)立方鏡由K9玻璃材料加工成的20mm×20mm×20mm的正六面體，表面鍍有反射膜，立方鏡通過914膠粘貼在碳纖維頂板的圓環(huán)上。