[发明专利]大尺寸空间的空间角度的测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种大尺寸空间的空间角度的测量装置及测量方法，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；测量控制装置包括：靶标收发器，与控制器的输入端相连；光轴调向器，与控制器相连，能够调整测量控制装置的光轴方向；姿态传感器，与控制器相连，可测量测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；控制器，其输入端分别与靶标收发器的输出端、姿态传感器的输出端和光轴调向器的输出端相连，其输出端与光轴调向器的输入端相连。本发明可以有效地解决大尺寸空间角测量中测量基准的传递问题，降低了测量装置对测量环境的要求，并且同时兼顾了测量范围大、测量效率高和便携性等方面的性能。

技术领域

本发明涉及一种空间角度的测量装置及测量方法，尤其是涉及一种大尺寸空间的空间角度的测量装置及测量方法。

背景技术

在工业、国防等领域中，往往需要在大尺寸空间条件下对两异面轴线夹角进行现场测量，例如在大型工件装配过程中或者大间距多轴线一致性的校准过程中都需要在现场进行空间角度的测量。在这些现场的角度测量中，被测对象之间的距离可达几米甚至上百米，测量的公共基准由于被测对象相距较远难以被建立，且由于被测对象的体积和重量都比较大导致其在测量过程中不方便被移动，增大了空间角的测量难度。

目前，大尺寸空间内的空间角测量通常是基于空间特征点坐标测量，即通过测量被测轴线上若干特征点的坐标来求解其空间夹角，其测量方法包括坐标测量机法、多经纬仪法、激光跟踪仪法、室内定位法和视觉测量法等。其中，坐标测量机法的测量效率较高，通用性强，但是其测量系统价格昂贵，且只能在室内测量，且不便于携带；经纬仪和激光跟踪仪的测量范围大、精度高，但是其测量结果易受外界环境影响；室内定位法的精度较高，但是测量成本较昂贵；视觉测量法的测量精度较高、测量范围广，但是其成本较高。综合以上测量方法，它们很难同时满足测量范围大、测量精度高、便携性好以及成本低的要求，只能根据实际测量需求选择合适的测量方法。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，以解决现有的角度测量装置不能同时满足测量范围大、测量精度高、便携性好以及成本低的要求。

本发明的目的之二就是提供一种大尺寸空间的空间角度的测量方法，以解决现有的角度测量方法不能同时满足测量范围大、测量精度高、便携性好以及成本低的要求。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；

所述测量控制装置包括：

靶标收发器，与控制器的输入端相连，可通过观察其向待测轴投射已准直的十字分划图像后接收到的从待测轴反射回的十字分划图像与所述测量控制装置的成像面几何中心重合与否来验证待测轴的轴线与所述测量控制装置光轴平行与否；

光轴调向器，与控制器相连，能够调整所述测量控制装置的光轴方向；

姿态传感器，与控制器相连，可测量所述测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；以及

控制器，其输入端分别与所述靶标收发器的输出端、所述姿态传感器的输出端和所述光轴调向器的输出端相连，其输出端与所述光轴调向器的输入端相连，根据所述靶标收发器所接收的图像生成控制指令驱动光轴调向器，同时可根据所述姿态传感器与所述光轴调向器传输的测量数据计算待测轴的轴线在测量参考坐标系中的空间向量坐标。

所述控制器包括：

视频处理模块，与所述靶标收发器相连，用于处理所述靶标收发器接收的图像；

控制量计算模块，连接在所述视频处理模块与所述光轴调向器之间，用于将所述视频处理模块所传递的数据生成控制指令以驱动所述光轴调向器；以及