目标动态位姿激光跟踪测量方法研究

激光跟踪仪可对空间目标点进行动态跟踪并测量其三维坐标值,具有测量精度高、跟踪速度快和动态测量等优点。根据测量对象动态性的特点以及工业测量对位姿测量的需求,文章对目标动态位姿测量进行研究;由3台激光跟踪仪组成动态测量系统,建立测站坐标系,根据空间直角坐标系转换模型统一测量坐标系;利用三维边角网平差方法解算定向参数;通过不同定向点分布验证定向解算的精度;并通过实验模拟平台位姿测量。     

动态位姿激光跟踪测量定向解算精度分析

激光跟踪仪采用激光干涉测量技术,可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其空间三维坐标,具有采样频率高、测量精度高、测量范围大等特点。根据测量对象动态性的特点,对动态位姿测量的需求更加迫切,由多台激光跟踪仪组成的测量系统对目标进行实时动态位姿测量引起人们的关注。文中由3台激光跟踪仪组成动态测量系统,建立测站坐标系,根据空间直角坐标系转换模型统一测量坐标系,提出两种转换参数的计算方法,并通过实验验证两种方法的可行性和精度。     

盾构机全站仪激光导向模式误差灵敏度分析

通过对盾构机全站仪激光导向系统的测量原理研究,并对盾构坐标与施工坐标系的旋转模型转换原理分析,建立盾构姿态参数与坐标旋转模型的关系。然后通过全站仪测量激光标靶棱镜和切口坐标与激光标靶相对位置的误差分析得到相关结论。     

定角圆锥扫描式机载激光测深系统定位模型与精度评价

从定角圆锥扫描式机载激光测深系统激光测距仪内部结构出发,推导了棱镜、大气、海水中激光光线方向矢量方程,结合GPS/INS定位定姿系统,推导出激光脚点在成图坐标系中的定位模型。充分考虑对机载激光测深系统定位精度产生影响的各个因素,通过误差传播定律给出了圆锥扫描式机载激光测深系统的综合精度评价模型。参照国际上应用广泛的相关仪器系统参数、指标,对机载激光测深系统的定位精度进行实际计算,并对定位模型中涉及的主要误差源进行分析和讨论。     

FAST馈源舱精调机构位姿测量系统性能分析

FAST对馈源舱精调机构的位姿测量提出了极高的精度要求。本文介绍了由全站仪组成的精调机构测量系统,计算了全站仪跟踪观测棱镜时的主要观测条件,包括棱镜入射角、观测距离和观测高度角,并进行了棱镜初始指向的优化配置。结果表明,棱镜入射角的最大值约为35°,平均值约为13°~18°,由此产生的测量误差可以忽略;观测距离约为140~350 m,估算全站仪动态测距精度约为2.1~2.4 mm;观测高度角约为0~40°,分布合理,且有利于全站仪的防护。仿真测量结果表明,9个测站的定位精度优于2.5 mm,定姿精度优于360";6个测站的定位精度优于3 mm,定姿精度优于430",均达到精调机构的位姿测量精度要求。     

多台激光跟踪仪联合动态位姿测量精度评定方法研究

多台激光跟踪仪组网联合动态测量具有测量范围大、测量精度高、采样频率高的优点,在工业大尺寸动态位姿测量领域具有广泛的应用前景.目前激光跟踪仪动态测量精度评定主要针对单台激光跟踪仪,无法满足多台激光跟踪仪动态位姿测量精度评定的要求.文中提出基于物方先验约束条件的动态位姿测量精度评定方法,通过空间圆轨迹发生器和铟钢四面体,提...     

曲线顶管自动测量系统的应用

在长距离或曲线顶管工程中,及时准确测量前端顶管机的位置和姿态,是确保管道按设计轴线顶进的关键技术手段,不管是与直线顶管机的位姿测量相比,还是与盾构机相比,长距离和曲线顶管的位姿测量难度均更大。针对该问题本文进行了专项研究,研发一套曲线顶管自动测量系统且详细介绍了此系统,对系统的设计原理、工作流程进行阐述,并结合应用数据成果进行分析,优化系统精度。     

粒子加速器隧道准直测量中激光跟踪仪光束法平差的误差分析和应用研究

粒子加速器隧道准直测量往往沿直线或环形布设控制网,利用激光跟踪仪进行测站搭接测量时,误差会沿测站前进方向不断积累。为了提高现有跟踪仪控制网测量精度,首先推导了激光跟踪仪光束法测量的误差传递路径公式,分析了未知控制点的误差来源;然后根据激光跟踪仪光束法平差原理得到4种不同方案,即无固定站心参数、固定站心姿态、固定站心位置和固定站心位姿,通过光束法平差解算并对比分析各方案。实验结果显示,4种方案解算点的绝对位置精度从高到低依次为固定站心位姿、固定站心位置、固定站心姿态和无固定站心参数。首尾闭合解算的平面位置均方根误差为0.147 mm,小于未闭合解算的0.163 mm,且在15 m×10 m×3 m的测量范围内,无固定方案平差解算的姿态和平面位置均方根误差分别为3.58 s和0.144 mm。实验结果表明,测站闭合能增强约束,固定站心位姿能有效抑制光束法测量的误差积累,从而提高整网平差解算精度。固定站心位置结果优于固定站心姿态,说明站心位置是影响激光跟踪仪平面光束法平差的重要参数。该研究可为今后高精度激光跟踪仪光束法平差方案设计提供参考。     

激光跟踪仪并动态测量数据粗差探测技术分析研究

激光跟踪仪在进行动态测量时具有测量范围大、精度高、采样频率高等优点,在工业大尺寸动态位姿测量领域具有广泛的应用前景.激光跟踪仪动态测量采用空间球坐标系测量原理,三维坐标测量值缺乏检核条件,虽然测量精度高但受环境等因素影响易产生粗差,且测量系统缺少发现粗差的条件.针对这一问题,本文将小波分析技术应用于激光跟踪仪动态测量数据处理,从时域和频域的综合角度分析数据中的粗差,建立了基于小波分析的激光跟踪仪动态测量数据粗差探测模型.通过对实验测量数据的分析表明,小波分析模型能够准确地探测激光跟踪仪动态测量数据中的粗差.     

基于地靶的卫星激光观测数据分析

地靶测量是卫星激光测距中的重要组成部分。本文首先简要介绍了卫星激光测距及其地靶测量的基本原理,其次对北京房山人卫激光站2006-2007年地靶观测数据进行处理和分析。研究结果表明,近两年来房山人卫激光站通过硬件和软件的改善,其观测系统的性能有所提高。     

一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人

针对人们在运动中出现的姿态不标准且无人监督指导等问题,本文设计了一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人。这款机器人首先通过一种带有注意力机制的目标跟踪算法对运动目标进行跟踪,并与机器人的伺服电机结构协同工作以调整摄像头的角度,从而实现对在特定区域内运动的目标进行跟踪拍摄。然后由其姿态评估系统提取运动姿态,并与标准姿态进行比对评估。经验证,该机器人对人体运动姿态的质量高低具有较高的区分度,能对用户的多种姿态给予有效的评价,从而实现运动辅助及康复训练指导的目的。     

激光跟踪仪在大型双反射面天线形面在线调整中的应用

大型高精度双反射面天线的结构变形严重恶化其电性能,工程中开展天线形面测量与调整工作极为重要.针对目前工程中实现大型天线形面在线调整难的问题,探讨了一种利用激光跟踪仪从天线副面测量主面形面的调整方案.将激光跟踪仪安装在副面的背面,且激光探头可沿着副面背面的边沿导轨移动,则利用激光跟踪仪靶标自动搜索功能,实现从副面测量主面...     

地面与车载激光点云在地下车库测图中的融合应用

地下空间利用日益受到人们关注,地下空间测量受诸多因素的影响,如地下空间无GPS信号、遮挡物较多、传统手段效率低等问题。针对这一问题,本文提出了一种融合车载激光扫描系统和地面三维激光扫描的数据获取方案。该方案首先利用地面三维激光扫描和车载移动激光扫描的优势,采用一种多源点云数据融合技术,高效地获取了地下空间的完整点云数据;然后通过地下车库数据采集试验,验证了该方案的有效性和可靠性,为今后大范围开展地下空间测图提供技术支持。     

长直轨道精密准直测量方案研究与应用

针对长直轨道设备安装中的准直问题,提出一种结合全站仪和激光跟踪仪的简易准直测量方案。在仅有轴线首尾端控制点的情况下,无需建立三维控制网,仅利用高精度全站仪建立两端短直线基准,并以此确定激光跟踪仪坐标基准,实现直线中间段准直测量。实验结果表明,对于长约110m的实验轨道,该准直测量方案的平面直线精度优于0.2mm,满足精密安装的要求,且安装效率和可靠性相应提高。     

入射角对VZ-400激光点云测量精度的影响

地面三维激光扫描仪在实际测量工作中,因扫描目标过高,导致激光光束达到截止高度角大小。高入射角将导致激光光斑的变形,使得激光可能落在光班的任何一处,增加了不确定性,损失了点位精度。针对VZ-400扫描仪设计测量方案,通过曲线拟合得到入射角系数与d/h的函数,便于确定监测方案中的最佳扫描距离。     

独立模型法点云拼接在建筑倾斜监测中的应用

针对建造结构复杂高层建筑倾斜监测需求,介绍了一种基于地面三维激光扫描仪,结合独立模型法多站点云拼接的高层建筑倾斜变形的监测方案,研究其点云拼接原理、棱线提取和监测技术路线。通过拟合标靶球点云球心的三维坐标,与同名点控制坐标进行坐标转换,实现点云拼接。提取建筑点云模型两平面的交线即建筑物棱线,计算倾斜度。工程实践表明以独立模型法作为点云拼接的理论基础,点位空间误差为M_S=1.743 mm,满足建筑物变形观测要求。可实现对复杂高层建筑倾斜监测,相比于传统倾斜监测方法的外业工作量可缩短近60%,且精度高,可靠性强。     

车载激光扫描系统在建筑立面测量中的应用

针对大场景建筑物外立面测量工作量大、效率低的问题,将车载激光扫描系统应用到建筑物立面测量中,提出了一种建筑物立面测量的技术方案,包括针对立面图测绘的车载激光扫描系统的外业数据采集方案设计、内业数据预处理方法、立面图编辑成图以及建筑物立面测量精度评定,并通过实验验证了此技术方案的可行性与高效性。本研究,得到了车载激光扫描系统进行建筑物立面测量及立面图绘制的一套完整工艺,同时也为车载激光扫描系统的广泛应用提供了参考。     

FAST馈源舱Stewart机构标定

馈源舱系统是FAST工程的核心部件之一。馈源在百米尺度空间内瞬时定位精度要求达到毫米级,因此需要对馈源舱Stewart机构精确标定,以克服加工及装配误差、测量误差、刚度变形以及外界扰动耦合的影响,实现馈源精确定位。本文在分析相关文献对FAST馈源舱研究的基础上,通过对馈源舱Stewart机构标定的实际操作,从测量的角度分析Stewart结构、性能、误差及参数模型等,确定机构标定方案。标定过程包括:规划位姿、用激光跟踪仪实施测量、伺服控制及数据处理等。Stewart机构标定后定位精度显著提高,这对于确保FAST馈源舱空间定位精度有着重要的促进作用。