[实用新型]基于无线传感网络引导的超大几何参量测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及超大几何参量的测量系统，具体地说是一种基于无线传感网络引导的超大几何参量测量系统。

背景技术

随着制造业的不断发展，产品的尺寸已经达到几十甚至数百米。这就意味测量范围也随之扩大，对超大几何参量的测量也提出了现实要求。超大几何参量的测量可以通过测量一些特征点的空间坐标，即对特征点进行定位间接实现。近些年，超大几何参量测量技术得到了学术界的广泛关注，相关的研究成果也陆续被公开。到目前为止，应用于超大几何参量测量的技术已多达近十种。它们在拥有各自优势的同时，也存在一些不足之处：或测量范围受限，如三坐标测量机CMM等；或测量效率低，自动化程度不高，如经纬仪测量系统等；或系统复杂，价格昂贵，如室内GPS等。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测量范围不受限制、可实现自动化测量的基于无线传感网络引导的超大几何参量测量系统。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于无线传感网络引导的超大几何参量测量系统的特点是由测量基站、标记站和上位机构成；

所述测量基站由无线传感网络的信标节点和安装在二维旋转台C上的激光绝对距离测量系统组成，其中激光绝对距离测量系统中激光器的激光发射点被设定为绝对零位；所述信标节点由电源模块C、控制模块C、串口模块和无线电磁波收发模块C构成，其中控制模块C通过串口模块与上位机进行通信并控制无线电磁波收发模块C的收发，无线电磁波收发模块C的收发端点被设定为信标节点电磁波收发点，且信标节点电磁波收发点和绝对零位的空间位置关系已知；在被测对象上设定特征点，各测量基站以其整体测量范围覆盖被测对象所有特征点为准布置在测量现场，各测量基站的高度高于被测对象，并对所有测量基站分别标记为C1，C2，…，Cn，其中n为所有测量基站的数目；

所述标记站由无线传感网络的目标节点和安装在二维旋转台B上的直角靶镜组成，其中直角靶镜的顶点与被测对象上特征点的空间位置关系确定；所述目标节点由电源模块B、控制模块B、无线数据收发模块、无线电磁波收发模块B和计时模块构成，其中控制模块B通过无线数据收发模块与上位机进行通信并控制无线电磁波收发模块B的收发以及计时模块的开启和结束，无线电磁波收发模块B的收发端点被设定为目标节点电磁波收发点，且目标节点电磁波收发点和直角靶镜的直角靶镜顶点的空间位置关系为已知；被测对象上各特征点位置一一对应布置各标记站，所有标记站分别标记为B1、B2、…、Bm，其中m为所有标记站的数目；

测量过程：首先对测量基站进行空间位置标定，再利用无线传感网络的引导作用使所述激光绝对距离测量系统瞄准标记站中的直角靶镜，继而上位机通过控制二维旋转台B使标记站中的直角靶镜对准激光绝对距离测量系统，最后由激光绝对距离测量系统获得各标记站中直角靶镜顶点到各测量基站中激光绝对距离测量系统的绝对零位的距离，再由上位机给出测量结果。

所述无线传感网络的引导作用是：采用脉冲时间间隔距离差法先逐个确定各目标节点电磁波收发点的空间坐标，再由上位机计算出激光绝对距离测量系统瞄准直角靶镜所需转动的垂直方向角度和水平方向角度，继而通过控制二维旋转台C使激光绝对距离测量系统瞄准标记站中的直角靶镜。

所述脉冲时间间隔距离差法是：利用上位机通过串口模块分别向各信标节点发送命令，控制所有信标节点以大于脉冲宽度的时间间隔逐个向目标节点发射单脉冲，由目标节点中的计时模块测得各相邻单脉冲到达本目标节点的时间差，再由无线数据收发模块将所有时间差数据传输至上位机，在上位机中按照式解算出目标节点中目标节点电磁波收发点的空间坐标：

(Δt_(i+1)i-ΔT_(i+1)i)·v＝d_i+1-d_i    (10)

其中：

Δt_(i+1)i为第i个与第i+1个信标节点所发射的单脉冲到达目标节点的时间差；

ΔT_(i+1)i为第i个与第i+1个信标节点发射单脉冲的时间间隔，ΔT_(i+1)i大于脉冲宽度；

v为电磁波传播速率，v为一常数。           ，

d_i为第i个信标节点电磁波收发点到目标节点电磁波收发点的距离；