[发明专利]一种立方镜坐标系的自动化测量系统

说明书

本发明涉及一种立方镜坐标系的自动化测量系统，属于敏感器的姿态测量技术领域，包括控制终端，用于确定并计算立方镜坐标系，控制终端分别连接有测量仪器、用于水平旋转的支撑平台和用于升降的支撑支架，支撑平台用于放置被测设备及被测设备上的立方镜，支撑支架用于放置测量仪器，测量仪器用于准直被测设备上的立方镜。本发明能够实现立方镜坐标系姿态参数的自动测量，大幅度降低测量人员的劳动强度，消除人为测量误差，提高了测量结果的稳定性和精度，以及测量效率。

技术领域

本发明属于敏感器的姿态测量技术领域，具体涉及一种立方镜坐标系的自动化测量系统。

背景技术

在航天、船舶、工业制造等行业中，常涉及各类复杂结构敏感器，这类敏感器的安装姿态精度要求较高，但又不便于直接测量，在实际测量作业中，常在敏感器上加装立方镜，通过准直测量立方镜，并建立立方镜坐标系，用以表示敏感器的姿态信息。立方镜是由6个镜面组成的立方体，其相邻两个面有较高的垂直度，一般最大倾斜角误差为3″，通过测量立方镜的两个相邻面即可构建立方镜坐标系，工业测量中常被用于替代敏感器进行姿态测量。例如，作者沈兆欣于2006年发表在期刊《宇航计测技术》第26卷第4期第73-75页的《电子经纬仪测量系统中立方镜坐标系建立技术探讨》，该论文中的坐标旋转法通过旋转测量坐标系的其中一个坐标轴(仪器的视准轴)，使之与立方镜的法线平行，然后在旋转后的坐标系中构造坐标轴来建立立方镜的法线。

通过经纬仪准直立方镜确定立方镜坐标系的方法存在以下缺陷：

1、需要至少两台经纬仪通过互瞄、基准尺测量等过程才能完成建站，过程繁琐，需要3～4人分别操作仪器和控制解算，人力成本很高；

2、经纬仪对立方镜的准直测量依靠人眼观测，准直过程中需不断通过调焦完成准直，准直精度易受人为因素影响，且测量效率低；

3、人工准直测量过程中需不断寻找准直位置，测量难度大，重复工作量大，耗费时间长，自动化程度低。

因此，随着工业产品的不断发展，产品的复杂性和测量项目都得到了极大的改变，对提高立方镜坐标系准直测量的自动化作业水平和生产效率的要求也越来越高，当前的经纬仪测量技术已无法满足现实需求。因此，测量效率高、自动化程度高和劳动强度低的准直测量方法是工业准直测量的必然需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种立方镜坐标系的自动化测量系统，用于解决现有技术采用人工测量的方式确定立方镜坐标系导致的自动化程度低、人力工作量大、测量效率低和成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种立方镜坐标系的自动化测量系统，包括控制终端，控制终端分别连接有测量仪器、用于水平旋转的支撑平台和用于升降的支撑支架，其中，支撑平台用于放置被测设备及被测设备上的立方镜，支撑支架用于放置测量仪器，测量仪器用于准直被测设备上的立方镜，控制终端用于执行实现以下步骤的指令：

1)建立测量仪器中心的测量仪器坐标系，以水平旋转的支撑平台的坐标系作为被测设备坐标系，确定测量仪器坐标系和被测设备坐标系间的关系；

2)获取被测设备上安装立方镜的先验参数，先验参数包括立方镜中心在被测设备坐标系下的坐标值，立方镜坐标系与被测设备坐标系之间的关系，利用所述先验参数得到立方镜被测面准直前的法线，结合立方镜被测面准直后的法线过测量仪器坐标系的中心，计算所述支撑平台的旋转量，按照该旋转量驱动支撑平台；

根据被测设备坐标系下的测量仪器坐标系的中心，及被测设备坐标系下在驱动所述支撑平台后立方镜被测面的法线，计算所述支撑支架的高度移动量；根据支撑平台驱动后在测量仪器坐标系下的立方镜中心，以及测量仪器坐标系的中心，计算所述测量仪器需调整的水平角；根据测量仪器坐标系的中心，及测量仪器坐标系下在驱动所述支撑平台后立方镜被测面的法线，计算所述测量仪器需调整的垂直角；按照所述高度移动量驱动所述支撑支架，按照所述水平角和垂直角驱动测量仪器，实现立方镜被测面的准直；