大尺寸空間的空間角度的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種空間角度的測量裝置，尤其是涉及一種大尺寸空間的空間角度的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)、國防等領(lǐng)域中，往往需要在大尺寸空間條件下對兩異面軸線夾角進(jìn)行現(xiàn)場測量，例如在大型工件裝配過程中或者大間距多軸線一致性的校準(zhǔn)過程中都需要在現(xiàn)場進(jìn)行空間角度的測量。在這些現(xiàn)場的角度測量中，被測對象之間的距離可達(dá)幾米甚至上百米，測量的公共基準(zhǔn)由于被測對象相距較遠(yuǎn)難以被建立，且由于被測對象的體積和重量都比較大導(dǎo)致其在測量過程中不方便被移動，增大了空間角的測量難度。
[0003]目前，大尺寸空間內(nèi)的空間角測量通常是基于空間特征點坐標(biāo)測量，即通過測量被測軸線上若干特征點的坐標(biāo)來求解其空間夾角，其測量方法包括坐標(biāo)測量機法、多經(jīng)瑋儀法、激光跟蹤儀法、室內(nèi)定位法和視覺測量法等。其中，坐標(biāo)測量機法的測量效率較高，通用性強，但是其測量系統(tǒng)價格昂貴，且只能在室內(nèi)測量，且不便于攜帶;經(jīng)瑋儀和激光跟蹤儀的測量范圍大、精度高，但是其測量結(jié)果易受外界環(huán)境影響；室內(nèi)定位法的精度較高，但是測量成本較昂貴;視覺測量法的測量精度較高、測量范圍廣，但是其成本較高。綜合以上測量方法，它們很難同時滿足測量范圍大、測量精度高、便攜性好以及成本低的要求，只能根據(jù)實際測量需求選擇合適的測量方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是提供一種大尺寸空間的空間角度的測量裝置，以解決現(xiàn)有的角度測量裝置不能同時滿足測量范圍大、測量精度高、便攜性好以及成本低的要求。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:一種大尺寸空間的空間角度的測量裝置，包括測量控制裝置和設(shè)置在待測軸上的平面鏡適配器；
[0006]靶標(biāo)收發(fā)器，與控制器的輸入端相連，可通過觀察其向待測軸投射已準(zhǔn)直的十字分劃圖像后接收到的從待測軸反射回的十字分劃圖像與所述測量控制裝置的成像面幾何中心重合與否來驗證待測軸的軸線與所述測量控制裝置光軸平行與否；
[0007]光軸調(diào)向器，與控制器相連，能夠調(diào)整所述測量控制裝置的光軸方向；
[0008]姿態(tài)傳感器，與控制器相連，可測量所述測量控制裝置在測量參考坐標(biāo)系中的姿態(tài)角；以及
[0009]控制器，其輸入端分別與所述靶標(biāo)收發(fā)器的輸出端、所述姿態(tài)傳感器的輸出端和所述光軸調(diào)向器的輸出端相連，其輸出端與所述光軸調(diào)向器的輸入端相連，根據(jù)所述靶標(biāo)收發(fā)器所接收的圖像生成控制指令驅(qū)動光軸調(diào)向器，同時可根據(jù)所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)計算待測軸的軸線在測量參考坐標(biāo)系中的空間向量坐標(biāo)。
[0010]所述控制器包括:
[0011 ]視頻處理模塊，與所述靶標(biāo)收發(fā)器相連，用于處理所述靶標(biāo)收發(fā)器接收的圖像；
[0012]控制量計算模塊，連接在所述視頻處理模塊與所述光軸調(diào)向器之間，用于將所述視頻處理模塊所傳遞的數(shù)據(jù)生成控制指令以驅(qū)動所述光軸調(diào)向器;以及
[0013]向量坐標(biāo)計算模塊，連接在所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器之間，用于處理所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器中編碼器的測量數(shù)據(jù)以計算待測軸的空間向量坐標(biāo)。
[0014]所述平面鏡適配器包括:
[0015]平面反射鏡；以及
[0016]安裝座，用于連接所述平面反射鏡和待測軸；
[0017]所述安裝座的與所述待測軸的連接面與所述平面反射鏡的鏡面平行。
[0018]本實用新型包括測量控制裝置和設(shè)置在待測軸上的平面鏡適配器，將平面鏡適配器安裝在待測軸的端面上，在測量空間角度前通過測量控制裝置與平面適配鏡共同作用保證了測量控制裝置的光軸與待測軸的軸線處于平行狀態(tài)，提高了測量的精度，減小了測量誤差。測量控制裝置包括靶標(biāo)收發(fā)器、光軸調(diào)向器、姿態(tài)傳感器和控制器，在測量前，控制器可對靶標(biāo)收發(fā)器所接收的圖像進(jìn)行處理，并根據(jù)其對圖像的處理數(shù)據(jù)生成控制指令驅(qū)動光軸調(diào)向器以將測量控制裝置的光軸與待測軸的軸線調(diào)整為平行狀態(tài)。在進(jìn)行空間角的測量時，控制器能夠快速處理姿態(tài)傳感器與光軸調(diào)向器中編碼器的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)姿態(tài)傳感器與光軸調(diào)向器所傳遞測量數(shù)據(jù)計算待測軸的軸線在測量參考坐標(biāo)系的空間向量坐標(biāo)。
[0019]本實用新型的空間角測量裝置具有體積小、質(zhì)量輕、易于攜帶的優(yōu)勢，該測量裝置中在平面鏡適配器、光軸調(diào)向器和控制器的共同配合下保證了測量精度，減小了測量誤差，極大地方便了測量人員在外場測量中使用。由于其同時兼顧了測量范圍大、測量效率高和便攜性等方面的性能，并且成本較低，適合在外場測量中推廣使用。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的測量示意圖。
[0021]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1、測量控制裝置;2、平面鏡適配器;2-1、平面反射鏡;2-2、安裝座;3-1、被測軸;3-2、參考軸;4、靶標(biāo)收發(fā)器;5、光軸調(diào)向器;6、姿態(tài)傳感器，7、控制器，7-1、視頻處理模塊;7-2、控制量計算模塊;7-3、向量坐標(biāo)計算模塊;8、測量參考坐標(biāo)系。
【具體實施方式】
[0023]如圖1和圖2所示，本實用新型中的大尺寸空間的空間角度的測量裝置包括測量控制裝置I和設(shè)置在待測軸上的平面鏡適配器2。待測軸包括被測軸3-1和作為參考坐標(biāo)系基準(zhǔn)的參考軸3-2。測量控制裝置I包括設(shè)置在其內(nèi)部的靶標(biāo)收發(fā)器4、光軸調(diào)向器5、姿態(tài)傳感器6和控制器7。靶標(biāo)收發(fā)器4設(shè)置在測量控制裝置I的內(nèi)部，包括可見光源、十字分劃靶板、準(zhǔn)直系統(tǒng)和CCD成像器件，可見光源發(fā)出可見光經(jīng)過十字分劃靶板形成十字分劃圖像，然后經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直為平行光。光軸調(diào)向器5有兩種結(jié)構(gòu)形式:結(jié)構(gòu)一是光軸調(diào)向器5安裝在靶標(biāo)收發(fā)器4的光路中，包括兩平面鏡、伺服電機及編碼器，兩平面鏡的偏轉(zhuǎn)軸相互正交安裝，通過伺服電機驅(qū)動兩平面鏡偏轉(zhuǎn)，通過控制兩平面鏡的偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)測量裝置的光軸方向調(diào)整;結(jié)構(gòu)二為用于支撐靶標(biāo)收發(fā)器4的兩軸穩(wěn)定平臺，兩軸穩(wěn)定平臺包括用于調(diào)整光軸的水平方向和豎直方向運動的兩軸運動框架、伺服電機和編碼器，通過伺服電機驅(qū)動兩軸穩(wěn)定平臺偏轉(zhuǎn)，通過控制兩軸穩(wěn)定平臺的偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)測量裝置的光軸方向調(diào)整。測量控制裝置I的光軸偏轉(zhuǎn)的角度可通過編碼器測得。姿態(tài)傳感器6包括三個敏感軸正交設(shè)置的陀螺儀和附屬電路。平面鏡適配器2包括平面反射鏡2-1和用于連接平面反射鏡2-1和待測軸的安裝座2-2，且安裝座2-2的與待測軸的連接面與平面反射鏡2-1的鏡面平行。平面反射鏡2-1用于反射靶標(biāo)收發(fā)器4投射出的準(zhǔn)直的十字分劃圖像，安裝座2-2用于將平面反射鏡2-1與待測軸連接并同時保證平面反射鏡2-1的光軸與待測軸的軸線平行。
[0024]靶標(biāo)收發(fā)器4與控制器7的輸入端相連，可通過觀察其向待測軸投射已準(zhǔn)直的十字分劃圖像后接收到的從待測軸反射回的十字分劃圖像與測量控制裝置I的成像面幾何中心重合與否來驗證待測軸的軸線與測量控制裝置I光軸平行與否。光軸調(diào)向器5與控制器7相連，能夠調(diào)整測量控制裝置I的光軸方向。姿態(tài)傳感器6與控制器7相連，可測量測量控制裝置I在測量參考坐標(biāo)系中的姿態(tài)角?？刂破?包括視頻處理模塊7-1、控制量計算模塊7-2和向量坐標(biāo)計算模塊7-3。視頻處理模塊7-1與靶標(biāo)收發(fā)器4相連，用于處理靶標(biāo)收發(fā)器4接收的圖像。控制量計算模塊7-2連接在視頻處理模塊7-1與光軸調(diào)向器4之間，用于將視頻處理模塊7-1所傳遞的數(shù)據(jù)生成控制指令以驅(qū)動光軸調(diào)向器5。向量坐標(biāo)計算模塊7-3連接在姿態(tài)傳感器6與光軸調(diào)向器5之間，用于處理姿態(tài)傳感器6與光軸調(diào)向器5中編碼器的測量數(shù)據(jù)以計算待測軸的空間向量坐標(biāo)?？刂破?的輸入端分別與靶標(biāo)收發(fā)器4的輸出端、姿態(tài)傳感器6的輸出端和光軸調(diào)向器5的輸出端相連，其輸出端與光軸調(diào)向器5的輸入端相連，根據(jù)革巴標(biāo)收發(fā)器4所接收的圖像生成控制指令驅(qū)動光軸調(diào)向器5，同時可根據(jù)姿態(tài)傳感器6與光軸調(diào)向器5傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)計算待測軸的軸線在測量參考坐標(biāo)系中的空間向量坐標(biāo)。
【主權(quán)項】
1.一種大尺寸空間的空間角度的測量裝置，其特征在于，包括測量控制裝置和設(shè)置在待測軸上的平面鏡適配器； 所述測量控制裝置包括: 靶標(biāo)收發(fā)器，與控制器的輸入端相連，可通過觀察其向待測軸投射已準(zhǔn)直的十字分劃圖像后接收到的從待測軸反射回的十字分劃圖像與所述測量控制裝置的成像面幾何中心重合與否來驗證待測軸的軸線與所述測量控制裝置光軸平行與否； 光軸調(diào)向器，與控制器相連，能夠調(diào)整所述測量控制裝置的光軸方向； 姿態(tài)傳感器，與控制器相連，可測量所述測量控制裝置在測量參考坐標(biāo)系中的姿態(tài)角；以及 控制器，其輸入端分別與所述靶標(biāo)收發(fā)器的輸出端、所述姿態(tài)傳感器的輸出端和所述光軸調(diào)向器的輸出端相連，其輸出端與所述光軸調(diào)向器的輸入端相連，根據(jù)所述靶標(biāo)收發(fā)器所接收的圖像生成控制指令驅(qū)動光軸調(diào)向器，同時可根據(jù)所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)計算待測軸的軸線在測量參考坐標(biāo)系中的空間向量坐標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸空間的空間角度的測量裝置，其特征在于，所述控制器包括: 視頻處理模塊，與所述靶標(biāo)收發(fā)器相連，用于處理所述靶標(biāo)收發(fā)器接收的圖像； 控制量計算模塊，連接在所述視頻處理模塊與所述光軸調(diào)向器之間，用于將所述視頻處理模塊所傳遞的數(shù)據(jù)生成控制指令以驅(qū)動所述光軸調(diào)向器;以及 向量坐標(biāo)計算模塊，連接在所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器之間，用于處理所述姿態(tài)傳感器與所述光軸調(diào)向器中編碼器的測量數(shù)據(jù)以計算待測軸的空間向量坐標(biāo)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸空間的空間角度的測量裝置，其特征在于，所述平面鏡適配器包括: 平面反射鏡；以及 安裝座，用于連接所述平面反射鏡和待測軸； 所述安裝座的與所述待測軸的連接面與所述平面反射鏡的鏡面平行。
【專利摘要】本實用新型提供了一種大尺寸空間的空間角度的測量裝置，包括測量控制裝置和設(shè)置在待測軸上的平面鏡適配器；測量控制裝置包括：靶標(biāo)收發(fā)器，與控制器的輸入端相連；光軸調(diào)向器，與控制器相連，能夠調(diào)整測量控制裝置的光軸方向；姿態(tài)傳感器，與控制器相連，可測量測量控制裝置在測量參考坐標(biāo)系中的姿態(tài)角；控制器，其輸入端分別與靶標(biāo)收發(fā)器的輸出端、姿態(tài)傳感器的輸出端和光軸調(diào)向器的輸出端相連，其輸出端與光軸調(diào)向器的輸入端相連。本實用新型在平面鏡適配器、光軸調(diào)向器和控制器的共同配合下保證了測量精度，由于其同時兼顧了測量范圍大、測量效率高和便攜性等方面的性能，并且成本較低，適合在外場測量中推廣使用。
【IPC分類】G01C1/00
【公開號】CN205262456
【申請?zhí)枴緾N201521112948
【發(fā)明人】馬東璽, 張勇
【申請人】中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日