一種室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)(wMPS)的三維坐標(biāo)精密測量領(lǐng)域，特別涉及一種室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)(wMPS:workshopMeasurement Posit1ning System)是為了滿足航空航天船舶等大型裝備制造業(yè)的測量需求，基于空間角度交會原理發(fā)展起來的大尺寸空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過多個旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置(發(fā)射站)組成測量網(wǎng)絡(luò)，對接收器位置進(jìn)行自動測量。發(fā)射站頂端為一個可繞固定旋轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)平臺。在工作過程中，旋轉(zhuǎn)平臺發(fā)出兩束隨平臺旋轉(zhuǎn)的平面激光，同時當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動到一個預(yù)定位置時，基座上的激光器發(fā)出全向光脈沖作為單周旋轉(zhuǎn)起點的同步標(biāo)記。接收器接收到同步標(biāo)記光信號及掃描平面光信號并通過內(nèi)部計時器記錄此時時間值，進(jìn)而解算出發(fā)射站轉(zhuǎn)過的角度。兩臺及以上發(fā)射站利用空間角度交會原理即可計算得到接收器坐標(biāo)。
[0003]根據(jù)空間角度交會原理，wMPS系統(tǒng)的測量過程主要是通過測量被測點與各個發(fā)射站之間的角度方位，并結(jié)合各個發(fā)射站之間的位姿信息解算得到被測點空間坐標(biāo)。因此，wMPS發(fā)射站的測角精度直接影響到了系統(tǒng)的最終測點精度，需要通過對發(fā)射站的測角不確定度進(jìn)行評價與校準(zhǔn)以滿足對測量結(jié)果的精度要求。因此，設(shè)計合理高效的發(fā)射站測角精度校準(zhǔn)方法具有非常重要的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置校準(zhǔn)方法，是一種wMPS系統(tǒng)測量精度的評價與校準(zhǔn)方法，彌補(bǔ)相關(guān)校準(zhǔn)方法的空缺，本發(fā)明利用程控多齒分度臺、平行光管、多面棱體、千分表等高精度儀器作為標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對發(fā)射站測角精度的溯源，為wMPS系統(tǒng)的測量結(jié)果精度提供保障。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置校準(zhǔn)方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、搭建wMPS發(fā)射站校準(zhǔn)平臺:將多面棱體、發(fā)射站、四維調(diào)整機(jī)構(gòu)和程控多齒分度臺自上而下的放置于一隔振平臺上，其中，所述四維調(diào)整機(jī)構(gòu)具有分別沿水平面內(nèi)X、Y方向移動的自由度和分別繞X、Y軸轉(zhuǎn)動的自由度；將接收器固定于一三腳架上并放置在發(fā)射站的測量范圍空間內(nèi)；
[0007]步驟二、粗調(diào)發(fā)射站的位置，使發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與程控多齒分度臺的轉(zhuǎn)軸大致重合；
[0008]步驟三、利用多面棱體與平行光管精密調(diào)整發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與程控多齒分度臺的轉(zhuǎn)軸平行；
[0009]步驟四、利用千分表精密調(diào)整發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與程控多齒分度臺的轉(zhuǎn)軸同軸；
[0010]步驟五、使程控多齒分度臺以固定的步進(jìn)角度順時針旋轉(zhuǎn)一周，再以相同的步進(jìn)角度逆時針旋轉(zhuǎn)一周，并在每一個分度角度位置處記錄接收器測量獲得的發(fā)射站坐標(biāo)系實際轉(zhuǎn)過的角度數(shù)據(jù)；比較程控多齒分度臺的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)與接收器得到的測量角度數(shù)據(jù)，計算出發(fā)射站的精度誤差，從而完成對發(fā)射站的校準(zhǔn)。
[0011]其中，步驟三具體步驟包括:將多面棱體固定于發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺上，將平行光管固定于與多面棱體等高度的一可調(diào)的基座上，平行光管照射多面棱體并返回一個清晰的十字線；將平行光管瞄準(zhǔn)多面棱體的任意一個面，調(diào)整基座，使平行光管顯示界面中的十字線重合，即平行光管發(fā)出光線與多面棱體上被瞄準(zhǔn)的面垂直；將發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺繞軸旋轉(zhuǎn)90度，再次調(diào)整基座使平行光管顯示界面中的十字線重合，即發(fā)射站旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與平行光管發(fā)出的光線垂直；將平行光管與基座固定，將發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺與多面棱體固定；使程控多齒分度臺帶動發(fā)射站旋轉(zhuǎn)一定角度，使多面棱體的某一面對準(zhǔn)平行光管，調(diào)整四維調(diào)整機(jī)構(gòu)使得平行光管顯示界面中的十字線重合；將程控多齒分度臺旋轉(zhuǎn)90度，再次調(diào)整四維調(diào)整機(jī)構(gòu)使得平行光管顯示界面中的十字線重合，即程控多齒分度臺的旋轉(zhuǎn)軸與平行光管發(fā)出的光線垂直，從而程控多齒分度臺的旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸平行。
[0012]步驟四具體步驟包括；保持發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺固定，將千分表固定于發(fā)射站附近，使千分表的測頭與發(fā)射站頂端旋轉(zhuǎn)平臺接觸且發(fā)射站旋轉(zhuǎn)一周千分表的讀數(shù)不超過量程；使程控多齒分度臺帶動發(fā)射站旋轉(zhuǎn)一周，根據(jù)千分表的讀數(shù)調(diào)整四維調(diào)整機(jī)構(gòu)，使發(fā)射站在水平面內(nèi)移動，直到程控多齒分度臺旋轉(zhuǎn)到任意角度處時千分表的讀數(shù)穩(wěn)定；將發(fā)射站與四維調(diào)整機(jī)構(gòu)固定。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明利用程控多齒分度臺、平行光管、多面棱體、千分表作為標(biāo)準(zhǔn)器具，對發(fā)射站的測角結(jié)果進(jìn)行高精度的評價與校準(zhǔn)，實現(xiàn)對測角結(jié)果的溯源，為wMPS系統(tǒng)的測量結(jié)果精度提供保障。本發(fā)明滿足高效、快捷的要求。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明中所用的發(fā)射站和接收器示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明步驟一中相關(guān)部件的布置；
[0017]圖3是本發(fā)明步驟三中相關(guān)部件的布置；
[0018]圖4是本發(fā)明步驟四中相關(guān)部件的布置。
[0019]圖中:1_隔振平臺，2-程控多齒分度臺，3-四維調(diào)整機(jī)構(gòu)，4-發(fā)射站，5-接收器，6三角架，7-多面棱體，8-平行光管，9-千分表。10-基座。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0021]為實現(xiàn)對wMPS發(fā)射站的測角精度進(jìn)行評價與校準(zhǔn)，本發(fā)明提出了一種室內(nèi)空間測量定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置校準(zhǔn)方法，本發(fā)明中用于校準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置與接收器示意圖參見圖1，本發(fā)明校準(zhǔn)方法包括以下步驟:
[0022]步驟一、搭建wMPS發(fā)射站校準(zhǔn)平臺:參見圖2，將程控多齒分度臺2放置于隔振平臺I上，本實施例中程控多齒分度臺2的測角精度為0.6角秒；在程控多齒分度臺2上固定四維調(diào)整機(jī)構(gòu)3，將待校準(zhǔn)發(fā)射站4固定于四維調(diào)整機(jī)構(gòu)3上，將一接收器5固定于三腳架6上，并保證在發(fā)射站4的測量范圍之內(nèi)。其中，所述四維調(diào)整機(jī)構(gòu)3具有分別沿水平面內(nèi)X、Y方向移動的自由度和分別繞X、Y軸轉(zhuǎn)動的自由度，
[0023]步驟二、初步調(diào)整發(fā)射站4的位置，使發(fā)射站4頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與程控多齒分度臺2的轉(zhuǎn)軸大體上重合。
[0024]步驟三、精密調(diào)整發(fā)射站4頂端旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸與程控多齒分度臺2的轉(zhuǎn)軸平行，參見圖3，將多面棱體7固定于發(fā)射站4頂端旋轉(zhuǎn)平臺上，本實施例中使用的多面棱體精度為0.2角秒；將平行光管8固定于與多面棱體7等高度的一個可調(diào)的基座10上，使得平行光管8照射多面棱體7后可返回一個