一種空間分布式相機(jī)視軸夾角測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，可適用于立體測繪相機(jī)等空間分布式相機(jī)視軸夾角的精密測試。
【背景技術(shù)】
[0002]傳輸型大比例尺立體測繪相機(jī)通常為兩線陣或三線陣的形式，由兩臺或三臺測繪相機(jī)組成，且兩臺或三臺相機(jī)之間呈空間夾角分布。這種相機(jī)構(gòu)型要求在相機(jī)研制中必須精確標(biāo)定兩臺或三臺相機(jī)之間的交會角，其精度要求非常高，往往要求標(biāo)定精度在5"以內(nèi)。
[0003]以三臺相機(jī)組成的三線陣相機(jī)為例，三臺相機(jī)不共面，形成空間關(guān)系，三線陣相機(jī)的構(gòu)型簡圖如圖2所示。因此在進(jìn)行視軸夾角的測試過程中，必須要求測試設(shè)備既要具有二維旋轉(zhuǎn)功能，同時還需要具有二維平移功能。隨著空間相機(jī)朝著長焦距、大口徑的方向發(fā)展，因此相機(jī)的體積和自重均越來越大。如果研制一套高精度、大承載的四維測試設(shè)備則難度和規(guī)模非常大。這就需要在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上探索新方法來實現(xiàn)空間分布式相機(jī)視軸夾角的精密測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間分布式相機(jī)視軸夾角測試方法，分別使用高精度二維轉(zhuǎn)臺、可實現(xiàn)高精度定位與誤差補(bǔ)償?shù)钠叫泄夤軄韺崿F(xiàn)二維旋轉(zhuǎn)和二維平移功能，利用三面反射棱鏡和高精度光電測角儀來實現(xiàn)空間分布式相機(jī)視軸夾角的精密測試。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種空間分布式相機(jī)視軸夾角測試方法，包括以下步驟:
[0006]I)確定三面反射棱鏡中相鄰兩個反射面之間的角度，使三面反射棱鏡相鄰反射面的夾角為180° -Φ ;其中Φ為待測三線陣相機(jī)中相鄰相機(jī)的視軸夾角設(shè)計值；
[0007]2)用精密測角儀測試出三面反射棱鏡相鄰反射面的兩個夾角實際值θ、β ;
[0008]3)待測三線陣相機(jī)置于二維轉(zhuǎn)臺上，將三面反射棱鏡通過二維調(diào)整工裝安裝到二維轉(zhuǎn)臺的俯仰旋轉(zhuǎn)軸端；調(diào)整二維調(diào)整工裝使精密測角儀在測試過程中與三面反射棱鏡的每個反射面自準(zhǔn)直時，精密測角儀的水平、俯仰均有讀數(shù)；
[0009]4)調(diào)節(jié)平行光管空間位置及待測三線陣相機(jī)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)中前視相機(jī)與平行光管之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)中前視相機(jī)的視軸與平行光管調(diào)整平行；
[0010]5)利用精密測角儀對待測三線陣相機(jī)中前視相機(jī)在三面反射棱鏡中所對應(yīng)的下反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀自準(zhǔn)直讀數(shù)A (xl，yI);
[0011]6)調(diào)節(jié)平行光管空間位置及待測三線陣相機(jī)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)中正視相機(jī)與平行光管之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)中正視相機(jī)的視軸與平行光管調(diào)整平行；
[0012]7)利用精密測角儀對待測三線陣相機(jī)中正視相機(jī)在三面反射棱鏡中所對應(yīng)的中反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀自準(zhǔn)直讀數(shù)B(x2，y2);
[0013]8)調(diào)節(jié)平行光管空間位置及待測三線陣相機(jī)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)中后視相機(jī)與平行光管之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)中后視相機(jī)的視軸與平行光管調(diào)整平行；
[0014]9)利用精密測角儀對待測三線陣相機(jī)中后視相機(jī)在三面反射棱鏡中所對應(yīng)的上反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀自準(zhǔn)直讀數(shù)C (x3，y3);
[0015]10)根據(jù)步驟2)中測量出的三面反射棱鏡相鄰反射面的兩個夾角實際值θ、β，得到后視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角Φ1，以及前視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角02;其中01 = 180。- Θ+y3_y2，Φ2 = 180。-β +yl-y2o
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0017](I)針對空間分布式相機(jī)，創(chuàng)新性的提出將二維旋轉(zhuǎn)與二維平移分開實現(xiàn)的方式對相機(jī)視軸夾角進(jìn)行測試，解決了大承載、高精度的四維測試設(shè)備研制困難的難題，縮短了測試周期，節(jié)約了測試經(jīng)費；(2)由于視軸夾角的測試精度對測繪衛(wèi)星最終的繪圖精度有直接關(guān)系，提高其測試精度具有重要意義。與傳統(tǒng)的經(jīng)瑋儀測試方法相比，本發(fā)明可大幅提高空間分布式相機(jī)視軸夾角的測試精度，可實現(xiàn)優(yōu)于3"的測試精度，滿足大比例尺立體測繪相機(jī)的系統(tǒng)集成需求；
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明流程圖；
[0019]圖2為待測相機(jī)構(gòu)型簡圖；
[0020]圖3為三面反射棱鏡示意圖；
[0021]圖4為視軸夾角測試設(shè)備安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的基本思路是:利用三面反射棱鏡和高精度精密測角儀來實現(xiàn)空間分布式相機(jī)視軸夾角測試。測試設(shè)備的安裝位置如圖4所示，【具體實施方式】如下:
[0023]步驟(I)確定三面反射棱鏡3中相鄰兩個反射面之間的角度，使三面反射棱鏡3相鄰反射面的夾角為180° -Φ ;其中Φ為待測三線陣相機(jī)2中相鄰相機(jī)的視軸夾角設(shè)計值；
[0024]步驟(2)用精密測角儀I測試出三面反射棱鏡3相鄰反射面的兩個夾角實際值θ、β，如圖3所示，θ、β即為相鄰反射面夾角實際測試值，其測試精度為0.2";
[0025]步驟(3)待測三線陣相機(jī)2置于二維轉(zhuǎn)臺5上，將三面反射棱鏡3通過二維調(diào)整工裝4安裝到二維轉(zhuǎn)臺5的俯仰旋轉(zhuǎn)軸端；調(diào)整二維調(diào)整工裝4使精密測角儀I在測試過程中與三面反射棱鏡3的每個反射面自準(zhǔn)直時，精密測角儀I的水平、俯仰均有讀數(shù)；
[0026]步驟(4)調(diào)節(jié)平行光管6空間位置及待測三線陣相機(jī)2的俯仰，在待測三線陣相機(jī)2中前視相機(jī)與平行光管6之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)2中前視相機(jī)的視軸與平行光管6調(diào)整平行；
[0027]步驟(5)利用精密測角儀I對待測三線陣相機(jī)2中前視相機(jī)在三面反射棱鏡3中所對應(yīng)的下反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀I自準(zhǔn)直讀數(shù)A(xl，yl);
[0028]步驟(6)調(diào)節(jié)平行光管6空間位置及待測三線陣相機(jī)2的俯仰，在待測三線陣相機(jī)2中正視相機(jī)與平行光管6之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)2中正視相機(jī)的視軸與平行光管6調(diào)整平行；
[0029]步驟(7)利用精密測角儀I對待測三線陣相機(jī)2中正視相機(jī)在三面反射棱鏡3中所對應(yīng)的中反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀I自準(zhǔn)直讀數(shù)B(x2，y2);
[0030]步驟(8)調(diào)節(jié)平行光管6空間位置及待測三線陣相機(jī)2的俯仰，在待測三線陣相機(jī)2中后視相機(jī)與平行光管6之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)2中后視相機(jī)的視軸與平行光管6調(diào)整平行；
[0031]步驟(9)利用精密測角儀I對待測三線陣相機(jī)2中后視相機(jī)在三面反射棱鏡3中所對應(yīng)的上反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀I自準(zhǔn)直讀數(shù)C(x3，y3);
[0032]步驟(10)根據(jù)步驟2)中測量出的三面反射棱鏡3相鄰反射面的兩個夾角實際值Θ、β，得到后視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角Φ1，以及前視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角 Φ2 ;其中 Φ1 = 180。- Θ+y3-y2，Φ2 = 180。-0+yl_y2。
[0033]本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種空間分布式相機(jī)視軸夾角測試方法，其特征在于包括以下步驟: 1)確定三面反射棱鏡(3)中相鄰兩個反射面之間的角度，使三面反射棱鏡(3)相鄰反射面的夾角為180° -Φ ;其中Φ為待測三線陣相機(jī)(2)中相鄰相機(jī)的視軸夾角設(shè)計值； 2)用精密測角儀⑴測試出三面反射棱鏡(3)相鄰反射面的兩個夾角實際值θ、β; 3)待測三線陣相機(jī)(2)置于二維轉(zhuǎn)臺(5)上，將三面反射棱鏡(3)通過二維調(diào)整工裝(4)安裝到二維轉(zhuǎn)臺(5)的俯仰旋轉(zhuǎn)軸端；調(diào)整二維調(diào)整工裝(4)使精密測角儀(I)在測試過程中與三面反射棱鏡(3)的每個反射面自準(zhǔn)直時，精密測角儀(I)的水平、俯仰均有讀數(shù)； 4)調(diào)節(jié)平行光管(6)空間位置及待測三線陣相機(jī)(2)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)(2)中前視相機(jī)與平行光管(6)之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)(2)中前視相機(jī)的視軸與平行光管(6)調(diào)整平行； 5)利用精密測角儀(I)對待測三線陣相機(jī)(2)中前視相機(jī)在三面反射棱鏡(3)中所對應(yīng)的下反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀(I)自準(zhǔn)直讀數(shù)A(xl，yl); 6)調(diào)節(jié)平行光管(6)空間位置及待測三線陣相機(jī)(2)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)(2)中正視相機(jī)與平行光管(6)之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)(2)中正視相機(jī)的視軸與平行光管(6)調(diào)整平行； 7)利用精密測角儀(I)對待測三線陣相機(jī)(2)中正視相機(jī)在三面反射棱鏡(3)中所對應(yīng)的中反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀(I)自準(zhǔn)直讀數(shù)B(x2，y2); 8)調(diào)節(jié)平行光管(6)空間位置及待測三線陣相機(jī)(2)的俯仰，在待測三線陣相機(jī)(2)中后視相機(jī)與平行光管(6)之間架設(shè)光電經(jīng)瑋儀，利用光電經(jīng)瑋儀將待測三線陣相機(jī)(2)中后視相機(jī)的視軸與平行光管(6)調(diào)整平行； 9)利用精密測角儀(I)對待測三線陣相機(jī)(2)中后視相機(jī)在三面反射棱鏡(3)中所對應(yīng)的上反射鏡面進(jìn)行自準(zhǔn)直，并記錄精密測角儀(I)自準(zhǔn)直讀數(shù)C(x3，y3); 10)根據(jù)步驟2)中測量出的三面反射棱鏡(3)相鄰反射面的兩個夾角實際值θ、β，得到后視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角Φ1，以及前視相機(jī)與正視相機(jī)的視軸實際夾角02;其中01 = 180。- Θ+y3_y2，Φ2 = 180。-β +yl-y2o
【專利摘要】一種空間分布式相機(jī)視軸夾角測試方法，利用高精度二維轉(zhuǎn)臺、定制三面反射棱鏡、精密測角儀、高精度定位與誤差補(bǔ)償裝置搭建測試系統(tǒng)。通過二維調(diào)整工裝，將定制的三面反射棱鏡安裝到高精度二維轉(zhuǎn)臺的俯仰旋轉(zhuǎn)軸端，并用精密測角儀對三面反射棱鏡進(jìn)行自準(zhǔn)直。調(diào)整二維調(diào)整工裝使精密測角儀對三面反射鏡自準(zhǔn)直時均有視數(shù)。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺并調(diào)整平行光管空間位置，使各臺相機(jī)的視軸依次與平行光管的光軸調(diào)整平行，存儲精密測角儀對三面反射鏡自準(zhǔn)直的測量數(shù)據(jù)，計算得到待測相機(jī)視軸夾角。該技術(shù)可適用于空間分布式遙感相機(jī)視軸夾角測試，可實現(xiàn)優(yōu)于3″的測試精度。在三線陣相機(jī)集成測試中得到應(yīng)用，且經(jīng)過在軌檢驗。
【IPC分類】G03B43-00
【公開號】CN104570580
【申請?zhí)枴緾N201510041176
【發(fā)明人】李重陽, 馬麗娜, 張繼友, 岳麗清, 王東杰, 王聰
【申請人】北京空間機(jī)電研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日