發(fā)布時(shí)間：2018-07-15 15:16

【摘要】：在大尺度空間坐標(biāo)測(cè)量中,由于設(shè)備的測(cè)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(cè)量的關(guān)鍵必測(cè)隱藏點(diǎn)。針對(duì)通視阻斷條件下的大型裝備的隱藏點(diǎn)測(cè)量的問題,本文研究一種將空間姿態(tài)測(cè)量與激光測(cè)距相結(jié)合的組合測(cè)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(cè)量方向的轉(zhuǎn)折,實(shí)現(xiàn)單坐標(biāo)基準(zhǔn)下的大尺寸非接觸越障測(cè)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(cè)角理論,通過理論計(jì)算對(duì)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(jìn)行優(yōu)化;建立空間姿態(tài)角測(cè)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(cè)量系統(tǒng)。2.提出一種將姿態(tài)角傳感器和激光測(cè)距傳感器結(jié)合的可重構(gòu)式移動(dòng)測(cè)頭,其能與全站儀構(gòu)成可重構(gòu)式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。介紹了測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、基本測(cè)量原理,并給出了其標(biāo)定方法;建立測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)標(biāo)定靶球并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(cè)距傳感器結(jié)合的可旋轉(zhuǎn)式移動(dòng)測(cè)頭,并與全站儀構(gòu)成大尺寸非接觸坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。由于實(shí)際測(cè)量中測(cè)量控制點(diǎn)分布不均勻的特點(diǎn),提出一種根據(jù)控制點(diǎn)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(jìn)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(yàn)證了標(biāo)定算法的可行性。4.對(duì)可重構(gòu)式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)和可旋轉(zhuǎn)式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及系統(tǒng)測(cè)量不確定度分析。編寫了測(cè)量系統(tǒng)的軟件平臺(tái);通過分析測(cè)量過程中全站儀、姿態(tài)角傳感器、角度編碼器以及激光測(cè)距儀等部件的誤差,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN249

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本文編號(hào)：2124505