【摘要】：在大尺度空間坐標(biāo)測量中,由于設(shè)備的測量空間大,現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜,常因空間阻隔、構(gòu)件自遮擋或互遮擋以及凹陷等因素產(chǎn)生一些難以測量的關(guān)鍵必測隱藏點。針對通視阻斷條件下的大型裝備的隱藏點測量的問題,本文研究一種將空間姿態(tài)測量與激光測距相結(jié)合的組合測量新方法,借助全站儀等基礎(chǔ)儀器,在不改變坐標(biāo)基準(zhǔn)的前提下,通過測量方向的轉(zhuǎn)折,實現(xiàn)單坐標(biāo)基準(zhǔn)下的大尺寸非接觸越障測量。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下:1.分析無衍射光的基本特性,并基于無衍射光的測角理論,通過理論計算對滿足無衍射光姿態(tài)角傳感器的光學(xué)系統(tǒng)約束參數(shù)進行優(yōu)化;建立空間姿態(tài)角測量的數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了基于無衍射光的空間姿態(tài)角測量系統(tǒng)。2.提出一種將姿態(tài)角傳感器和激光測距傳感器結(jié)合的可重構(gòu)式移動測頭,其能與全站儀構(gòu)成可重構(gòu)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)。介紹了測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、基本測量原理,并給出了其標(biāo)定方法;建立測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計標(biāo)定靶球并對系統(tǒng)進行了標(biāo)定。3.提出一種將姿態(tài)角傳感器、角度編碼器和激光測距傳感器結(jié)合的可旋轉(zhuǎn)式移動測頭,并與全站儀構(gòu)成大尺寸非接觸坐標(biāo)測量系統(tǒng)。由于實際測量中測量控制點分布不均勻的特點,提出一種根據(jù)控制點在空間的分布確定權(quán)值的加權(quán)最小二乘的標(biāo)定方法;采用蒙特卡羅方法進行了仿真分析,仿真結(jié)果表明加權(quán)最小二乘算法總體上優(yōu)于普通的最小二乘法,驗證了標(biāo)定算法的可行性。4.對可重構(gòu)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)和可旋轉(zhuǎn)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的測量精度進行了實驗驗證及系統(tǒng)測量不確定度分析。編寫了測量系統(tǒng)的軟件平臺;通過分析測量過程中全站儀、姿態(tài)角傳感器、角度編碼器以及激光測距儀等部件的誤差,對測量系統(tǒng)進行不確定度分析。
[Abstract]:In large scale space coordinate measurement, because of the large measuring space of the equipment and the complex field environment, it is often due to the spatial barrier, the self-occlusion or mutual occlusion of the components and the depression and so on, which produce some key points which are difficult to measure and hide. Aiming at the problem of hidden point measurement of large equipment under the condition of common sight blocking, this paper studies a new combined measurement method which combines space attitude measurement with laser ranging, with the aid of basic instruments such as total station, etc. On the premise of not changing the coordinate datum, the large-size non-contact obstacle measurement under the single coordinate datum is realized by the turning of the measuring direction. The main research contents and innovations are as follows: 1. The basic characteristics of non-diffractive light are analyzed, and based on the angle measurement theory of non-diffractive light, the constraint parameters of optical system satisfying the non-diffractive attitude angle sensor are optimized by theoretical calculation, and the mathematical model of spatial attitude angle measurement is established. The space attitude angle measurement system. 2. 2 based on non-diffractive light. A reconfigurable mobile probe which combines attitude angle sensor and laser ranging sensor is proposed. It can be combined with a total station to form a reconfigurable coordinate measurement system. This paper introduces the structure, basic measuring principle and calibration method of the measurement system, establishes the mathematical model of the measurement system, designs and calibrates the target sphere and calibrates the system. This paper presents a kind of rotary mobile probe which combines attitude angle sensor, angle encoder and laser ranging sensor, and constitutes a large scale non-contact coordinate measuring system with total station. Due to the uneven distribution of control points in actual measurement, a weighted least square calibration method based on the distribution of control points in space is proposed, and the Monte Carlo method is used to carry out the simulation analysis. The simulation results show that the weighted least squares algorithm is superior to the ordinary least squares algorithm in general, and the feasibility of the calibration algorithm is verified. The measurement accuracy of the reconfigurable coordinate measurement system and the rotary coordinate measuring system is verified experimentally and the uncertainty of the system measurement is analyzed. The software platform of the measurement system is written, and the uncertainty of the measurement system is analyzed by analyzing the errors of the total station, attitude angle sensor, angle encoder and laser rangefinder.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN249

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙斌;同軸雙無衍射光的理論與實驗[J];光學(xué)學(xué)報;2003年12期

2 彭竹山;;用V形溝槽的反射衍射光獲得光唱片的高密度記錄[J];激光與光電子學(xué)進展;1983年06期

3 于連生;超聲駐波所產(chǎn)生衍射光強波形的測量[J];物理;1981年05期

4 戴名奎,徐德衍,沈衛(wèi)星;衍射光強取樣分析法測定劃痕寬度:實驗部分[J];光學(xué)學(xué)報;1998年01期

5 陳林森,解劍鋒,陸志偉,沈雁,汪振華,胡元,孫箐;一種新型數(shù)字化衍射光變圖像的存貯系統(tǒng)[J];光學(xué)技術(shù);2005年01期

6 翟中生;趙斌;;無衍射光的干涉實驗與理論分析[J];光學(xué)學(xué)報;2007年08期

7 李春霞;許江華;陳家璧;莊松林;;衍射光多普勒頻移的實驗研究[J];光學(xué)儀器;2012年06期

8 戴名奎,徐德衍;衍射光強取樣分析法測定劃痕寬度:理論部分[J];光學(xué)學(xué)報;1997年03期

9 葛傳文,張為俊,王沛,袁仁民,聶勁松,程平;幾種變反射率腔鏡邊界衍射光場強度的理論分析與比較[J];量子電子學(xué)報;2000年02期

10 陳萬金;欒慶國;;衍射光場的縱向效應(yīng)及其應(yīng)用[J];吉林師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年01期

相關(guān)會議論文 前1條

1 于連生;;顆粒運動對衍射光空間分布的影響[A];第七屆全國顆粒測試學(xué)術(shù)會議、2008上海市顆粒學(xué)會年會論文集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 范宜艷;基于無衍射光的隱藏點空間坐標(biāo)測量方法研究[D];華中科技大學(xué);2016年

2 翟中生;基于無衍射光的大景深成像技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

3 王長濤;基于表面等離子體的超衍射光傳輸、成像原理和方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 檀生霞;基于點云的衍射光場計算與采樣準(zhǔn)則驗證[D];安徽大學(xué);2016年

2 萬瓊;基于LCOS的可調(diào)諧光學(xué)濾波器的研究與設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2015年

3 嚴(yán)昌文;基于無衍射光莫爾條紋的四自由度運動誤差測量方法[D];湖北工業(yè)大學(xué);2015年

4 鐘星;無衍射光成像機理與圖像復(fù)原方法的研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2013年

5 李壽科;無衍射光光軸安裝基礎(chǔ)的誤差研究[D];華中科技大學(xué);2008年

6 胡林順;單模光波導(dǎo)受限衍射光束參量分析[D];福建師范大學(xué);2008年

7 逯文婷;超聲在激光模式分析中的應(yīng)用研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2013年

8 楊增輝;基于無衍射光的同軸度誤差測量系統(tǒng)軟件開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2011年

，

本文編號：2124505