【摘要】：伴隨著科學(xué)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)于大型和超大型裝備的需求日益增加,大尺寸的動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)對(duì)于保證此類(lèi)裝備的質(zhì)量具有重要意義。攝影測(cè)量具有非接觸、高精度和多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為一種重要的幾何量測(cè)量手段。然而,攝影測(cè)量在大尺寸的動(dòng)態(tài)測(cè)量任務(wù)中面臨很多新的技術(shù)問(wèn)題和難點(diǎn),導(dǎo)致其測(cè)量精度低、測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)分析過(guò)程復(fù)雜,阻礙了它在測(cè)量工程中的應(yīng)用。本課題針對(duì)大尺寸動(dòng)態(tài)攝影測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題和難點(diǎn),研究了畸變模型和標(biāo)定方法、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定和評(píng)價(jià)以及變形量數(shù)據(jù)分析方法,進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和工程應(yīng)用研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)定主距相機(jī)在大尺寸場(chǎng)景中的畸變參數(shù)受物點(diǎn)距離影響的問(wèn)題,從建立對(duì)焦和離焦?fàn)顟B(tài)下畸變參數(shù)之間的關(guān)系出發(fā),結(jié)合放大率相關(guān)的畸變量模型,提出了同物點(diǎn)距離相關(guān)的徑向和偏心畸變模型和計(jì)算方法。提出了基于共面直線陣列的畸變參數(shù)標(biāo)定方法,研究了標(biāo)定場(chǎng)設(shè)計(jì)、相機(jī)姿態(tài)測(cè)量與調(diào)節(jié)、圖像處理算法以及基于直線特征的畸變參數(shù)分塊平差模型,實(shí)現(xiàn)了高精度、快速和自動(dòng)化的相機(jī)標(biāo)定。大量實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于定主距相機(jī),物距變化會(huì)帶來(lái)明顯的畸變參數(shù)改變,本課題的畸變參數(shù)計(jì)算模型能夠極大減小物距變化帶來(lái)的影響。在7.5m(長(zhǎng)度)×3.5m(寬度)×2.5m(深度)的測(cè)量空間內(nèi),相比于常參數(shù)畸變量模型,本方法將空間測(cè)量精密度提高了40%;(2)針對(duì)大尺寸動(dòng)態(tài)攝影測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定復(fù)雜度高、精度低的問(wèn)題,提出了基于移動(dòng)基準(zhǔn)長(zhǎng)度棒的多相機(jī)系統(tǒng)全參數(shù)同時(shí)標(biāo)定和定向的方法,研究了多相機(jī)系統(tǒng)的相對(duì)外方位模型、基于空間長(zhǎng)度陣列的相對(duì)外參數(shù)估計(jì)方法以及受空間點(diǎn)-點(diǎn)距離約束的多相機(jī)系統(tǒng)自標(biāo)定光束平差模型和分塊運(yùn)算算法。針對(duì)標(biāo)定精度評(píng)價(jià)問(wèn)題,提出了基于誤差傳遞模型的內(nèi)部精度評(píng)價(jià)與基于空間長(zhǎng)度重建誤差的外部精度評(píng)價(jià)方法。課題通過(guò)仿真和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)論證了方法的正確性,證明方法在大尺寸空間能夠獲得1/18000(k=3 的相對(duì)測(cè)量精密度,同時(shí)相比于傳統(tǒng)的三維點(diǎn)陣列自標(biāo)定方法,能夠極大提高空間測(cè)量的精密度;(3)針對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的變形測(cè)量問(wèn)題,提出了一種已知設(shè)計(jì)模型物體的變形量分析方法。通過(guò)剛性變換的殘余誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的變形量進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,建立了變形量、測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)和剛性變換參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,研究了在變形量平方和最小目標(biāo)下最優(yōu)變換參數(shù)的數(shù)值求解方法,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量數(shù)據(jù)與被測(cè)物模型的最佳貼合,從而獲得被測(cè)物偏離設(shè)計(jì)模型的變形量。本方法被應(yīng)用于大型槽式太陽(yáng)能聚熱器支架的幾何結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié),獲得了高精度的位置和角度誤差信息,相比于靜態(tài)攝影測(cè)調(diào)方法,極大提高了調(diào)節(jié)效率和聚熱器幾何結(jié)構(gòu)精度。方法也被應(yīng)用于2.4m口徑雷達(dá)天線變形的動(dòng)態(tài)測(cè)量,在無(wú)參考坐標(biāo)系的情況下,測(cè)量了不同仰角和掃描速度下雷達(dá)天線表面的高精度變形量。
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邐第一章緒論邐逡逑行測(cè)量：Ｐａｐｐａ最早在ＮＡＳＡ開(kāi)展針對(duì)航天飛行器薄膜充氣天線及太陽(yáng)帆等充氣逡逑結(jié)構(gòu)的攝影測(cè)量研宄［３６，，邋３７］；文獻(xiàn)［３８，３９］利用靜態(tài)攝影測(cè)量技術(shù)研宄歐洲航天局普逡逑朗克天文望遠(yuǎn)鏡在極端溫度條件下（９５ｋ）的熱彈性變形；文獻(xiàn)使用靜態(tài)攝影測(cè)逡逑量技術(shù)對(duì)衛(wèi)星天線反射器在熱真空高低溫測(cè)試中的變形量進(jìn)行測(cè)量。國(guó)內(nèi)靜態(tài)攝逡逑影測(cè)量的研究應(yīng)用主要集中在對(duì)各種天線面形的測(cè)量，文獻(xiàn)［４１］介紹了邋１３．７ｍ邋口逡逑徑毫米波天線面板的靜態(tài)攝影測(cè)量，并利用反饋數(shù)據(jù)指導(dǎo)面板調(diào)節(jié)的研究；文獻(xiàn)逡逑［４２］使用靜態(tài)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)１５．０ｍ邋口徑拋物面天線的安裝和姿態(tài)調(diào)節(jié)；文獻(xiàn)［４３］逡逑介紹了邋３．０ｍｘｌ．２ｍ艦載雷達(dá)天線反射面的靜態(tài)攝影測(cè)量研宄；文獻(xiàn)ｔ４４］介紹了逡逑４．０ｍ拋物面天線在高低溫環(huán)境中的靜態(tài)變形測(cè)量研[�。辶x

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