[發(fā)明專利]提高激光跟蹤儀測(cè)量精度的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710828412.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN107860309A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁靜;王銅;董嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞中子科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44281
• 代理人: 郭燕

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高激光跟蹤儀測(cè)量精度的 方法和裝置。

背景技術(shù)

激光跟蹤儀是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測(cè)量?jī)x器，它具有高精 度、高效率、實(shí)時(shí)測(cè)量等特點(diǎn)。其測(cè)量原理是通過(guò)獲取儀器中心至反射球球心 的水平角、垂直角以及邊長(zhǎng)，從而計(jì)算出反射球球心的坐標(biāo)。

影響激光跟蹤儀自身測(cè)量精度的因素主要為測(cè)角誤差和測(cè)距誤差，而這些 誤差主要是由激光跟蹤儀內(nèi)部部件幾何位置不正確造成，雖然可以通過(guò)建立儀 器幾何誤差模型對(duì)測(cè)角和測(cè)距誤差進(jìn)行補(bǔ)償，但是幾何誤差模型參數(shù)較多而且 具有相關(guān)性，使得激光跟蹤儀目前的精度水平不高。

隨著我國(guó)航空航天、造船、核能、軌道交通、大科學(xué)裝置等領(lǐng)域中對(duì)工件 制造及裝配的精度要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)儀器的測(cè)量精度也提出了更高的要 求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N提高激光跟蹤儀測(cè)量精度的方法和裝置，以提高激光跟蹤 儀的測(cè)量精度。

一種提高激光跟蹤儀測(cè)量精度的方法，包括：基于長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)激光跟 蹤儀進(jìn)行標(biāo)定，獲得標(biāo)定點(diǎn)的觀測(cè)量并計(jì)算得到標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的改正數(shù)及觀測(cè) 量平差值的精度；根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)的觀測(cè)量、標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的改正數(shù)以及標(biāo)定點(diǎn)觀 測(cè)量平差值的精度對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)量進(jìn)行插值改正，獲得目標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)量的改正 數(shù)；將目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)量與目標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)量的改正數(shù)相加，獲得目標(biāo)點(diǎn)改正后的觀 測(cè)量。

優(yōu)選地，標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的改正數(shù)以及觀測(cè)量平差值的精度的計(jì)算方法如下： 建立標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的函數(shù)模型和隨機(jī)模型，結(jié)合函數(shù)模型和隨機(jī)模型，依據(jù)最 小二乘原理得到觀測(cè)量的改正數(shù)方程及觀測(cè)量平差值的方差陣，將標(biāo)定點(diǎn)的觀 測(cè)量代入觀測(cè)量的改正數(shù)方程和觀測(cè)量平差值的方差陣分別得到標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量 的改正數(shù)和標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量平差值的精度。

優(yōu)選地，結(jié)合函數(shù)模型和隨機(jī)模型，依據(jù)最小二乘原理還得到觀測(cè)量的后 驗(yàn)方差陣。

優(yōu)選地，所述建立標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的函數(shù)模型包括建立激光跟蹤儀儀器坐標(biāo) 系、全局坐標(biāo)系、激光干涉儀坐標(biāo)系；引入方位角W進(jìn)行激光跟蹤儀儀器坐標(biāo) 系與全局坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，引入旋轉(zhuǎn)角R進(jìn)行全局坐標(biāo)系與激光干涉儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn) 換。

優(yōu)選地，目標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)量的插值改正計(jì)算方法如下：以激光跟蹤儀儀器坐標(biāo) 系的原點(diǎn)為球心，構(gòu)建一個(gè)球體，將標(biāo)定點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)映射在這個(gè)球體表面上， 對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的水平方向觀測(cè)量進(jìn)行插值，選取其周圍相鄰的且其水平方向觀測(cè)量 的平差值的精度比先驗(yàn)精度高的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，得到目標(biāo)點(diǎn)水平方向觀 測(cè)量的改正數(shù)；同理，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的天頂距觀測(cè)量進(jìn)行插值，得到目標(biāo)點(diǎn)天頂距 觀測(cè)量的改正數(shù)。

優(yōu)選地，獲得標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)量的方法如下：將長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置的激光干涉儀固 定在長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置上，將激光跟蹤儀穩(wěn)固架設(shè)，使長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在 長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)路徑上選取復(fù)數(shù)個(gè)停留點(diǎn)作為標(biāo)定點(diǎn)，激 光干涉儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)測(cè)量獲得長(zhǎng)度觀測(cè)量，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)測(cè)量，獲得水平 方向觀測(cè)量、天頂距觀測(cè)量、邊長(zhǎng)觀測(cè)量；變換激光跟蹤儀的架設(shè)方向和/或位 置，重復(fù)上述測(cè)量步驟，使激光跟蹤儀的水平方向觀測(cè)量覆蓋0°-360°范圍、 天頂距觀測(cè)量覆蓋0°-180°范圍、邊長(zhǎng)觀測(cè)量覆蓋激光跟蹤儀測(cè)量半徑。

優(yōu)選地，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)的測(cè)量方法為：水平測(cè)量標(biāo)定，長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝 置水平放置，激光跟蹤儀距離長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置至少2m遠(yuǎn)，其穩(wěn)固架設(shè)在長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn) 裝置中部位置，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲得標(biāo)定點(diǎn)的觀測(cè)量；垂直測(cè)量 標(biāo)定，長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置垂直放置，激光跟蹤儀距離長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置至少2m遠(yuǎn)，其穩(wěn) 固架設(shè)在長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置中部位置，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲得標(biāo)定點(diǎn)的 觀測(cè)量；縱向測(cè)量標(biāo)定，長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置水平放置，激光跟蹤儀穩(wěn)固架設(shè)在長(zhǎng)度 標(biāo)準(zhǔn)裝置的端頭，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲得標(biāo)定點(diǎn)的觀測(cè)量。

優(yōu)選地，激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)的測(cè)量方法還包括:對(duì)角線測(cè)量標(biāo)定：長(zhǎng)度標(biāo) 準(zhǔn)裝置與地面成45°夾角傾斜放置，激光跟蹤儀距離長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置至少2m遠(yuǎn)， 其穩(wěn)固架設(shè)在長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)裝置中部位置；激光跟蹤儀對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲得標(biāo)定 點(diǎn)的觀測(cè)量。