[發(fā)明專利]一種位姿快速測量系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110455181B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 林上民;王虎;項斌斌;王娜;陳欽芳;劉美瑩;解永杰;劉陽;劉杰;薛要克;沈陽;王鋒;于玥
• 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: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發(fā)明提出一種位姿快速測量系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)主要由激光陣列發(fā)射系統(tǒng)、光束屏蔽選擇系統(tǒng)以及探測器組成。其中，激光陣列發(fā)射系統(tǒng)由多組激光出射單元組成，光束屏蔽選擇系統(tǒng)由遮光板以及移動平臺組成；激光陣列發(fā)射系統(tǒng)出射陣列激光覆蓋裝載于并隨待測目標位姿變化的信號接收探測系統(tǒng)運動范圍，并由光束屏蔽選擇系統(tǒng)確定信號接收探測系統(tǒng)接收到的光束編號，根據提前標定的激光光束打在探測器上形成的兩兩光斑距離變化獲得隨待測目標運動的探測器位姿變化，即可快速、實時、精準的獲得被測動目標的位姿變化信息。

技術領域

本發(fā)明涉及一種位姿快速測量系統(tǒng)及方法，可廣泛應用于中等距離動目標的位姿快速測量工作中。

背景技術

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，中等遠距離動目標位姿的確定顯得越來越重要，比如大口徑天線反射面等在重力、日照、風載等影響下位姿在時刻發(fā)生變化，尤其是工作狀態(tài)時，需要對天線表面位姿變化情況及時獲取并反饋用以修正，這就要求測量精度越來越高，測量周期越來越短。

目前國內外較為成熟的技術，例如激光跟蹤儀能夠通過掃描在數分鐘內實現動目標位姿的確定，位姿精度往往能夠實現0.1mm量級；

攝影測量法包括單目測量或者雙目測量等也往往能夠實現0.1mm量級的測量精度，但是時間需要數十分鐘甚至數小時，其他接觸式測量比如三坐標測量機之類往往主要測量靜目標以及較短距離的目標的位置變化。

激光跟蹤儀測量對于測量環(huán)境有一定的要求，也不適于長期操作，維護成本較高，常使用的合作靶標在外部環(huán)境影響下也會降低精度。

因此目前急需設計一種測量系統(tǒng)，能夠在中等距離對動目標實現快速的、實時的高精度測量。

發(fā)明內容

為了實現中等距離(數米到數十米)動目標位姿快速的、實時的高精度測量，本發(fā)明提供一種位姿快速測量系統(tǒng)及方法，通過激光光束陣列覆蓋動目標運動范圍，光束選擇系統(tǒng)確定探測器接收系統(tǒng)獲取光束的編號，并通過探測器獲取的光斑質心的位置變化，獲取探測器運動變化信息，最終實現動目標的快速高精度位姿測量。

本發(fā)明的實現原理是：

該系統(tǒng)主要由激光陣列發(fā)射系統(tǒng)、光束屏蔽選擇系統(tǒng)，信號接收探測系統(tǒng)組成。激光陣列發(fā)射系統(tǒng)出射陣列激光覆蓋裝載于并隨待測目標位姿變化的信號接收探測系統(tǒng)運動范圍，并由光束屏蔽選擇系統(tǒng)確定信號接收探測系統(tǒng)接收到的光束編號，根據提前標定的激光光束打在探測器上形成的兩兩光斑距離變化獲得隨待測目標運動的探測器位姿變化，即可獲得被測目標的位姿變化信息。

本發(fā)明的具體技術實現方案如下：

本發(fā)明提供了一種位姿快速測量系統(tǒng)，包括激光陣列發(fā)射系統(tǒng)、光束屏蔽選擇系統(tǒng)以及探測器；

激光陣列發(fā)射系統(tǒng)輸出多條激光光束，多條激光光束的覆蓋范圍大于待測動目標移動的范圍；激光光束屏蔽選擇系統(tǒng)和探測器沿著激光光束的出射方向依次設置，且所述探測器安裝在被測動目標上；

激光陣列發(fā)射系統(tǒng)包括底座以及激光出射單元；底座上沿橫向并排安裝至少三組激光出射單元；每個激光出射單元均包括調整架以及激光模組；調整架上沿縱向呈“一”字形排布有M個激光模組，M≥1；調整架固定安裝在所述底座上；

光束屏蔽選擇系統(tǒng)包括遮光板以及移動平臺；遮光板安裝在所述移動平臺上，遮光板上開設至少三個通光孔，且每個通光孔的位置與每組激光出射單元相對應；

至少三組激光出射單元的出射激光通過各自對應的通光孔后在探測器上形成的至少三個光斑，至少三個光斑中心連接構成至少一個平面。

進一步地，上述激光出射單元設置有三組，三組激光出射單元等間距并排設置在所述底座上；兩側位置激光出射單元以中間位置激光出射單元對稱設置；兩側位置激光出射單元的調整架傾斜安裝在所述底座上。