一種測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密光學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)測(cè)量部件主要用于對(duì)小目標(biāo)偏離主軸角度的測(cè)量，目前廣泛應(yīng)用于目標(biāo)識(shí) 另IJ、目標(biāo)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域。測(cè)角精度是光學(xué)標(biāo)定測(cè)量部件最為重要的技術(shù)指標(biāo)，是衡量光學(xué) 測(cè)量部件性能優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 測(cè)角精度的標(biāo)定過(guò)程中，標(biāo)定出的真值是決定測(cè)量誤差的關(guān)鍵因素，因此真值的 標(biāo)定往往對(duì)測(cè)試設(shè)備、方法和人員的要求很高。
[0004] 在精度要求較低時(shí)，現(xiàn)有的方法是采用靶標(biāo)板，在靶標(biāo)板上確定一個(gè)中心點(diǎn)使其 與光學(xué)標(biāo)定測(cè)量部件的原點(diǎn)重合，在各個(gè)象限選取不同位置使用卷尺測(cè)量平移量，隨后根 據(jù)靶標(biāo)板與光學(xué)測(cè)量部件之間的距離得到偏離主軸角度的真值，與光學(xué)測(cè)量部件的測(cè)量值 進(jìn)行比較得到測(cè)角精度。
[0005]但在測(cè)角精度要求較高時(shí)，上述方法無(wú)法精確測(cè)量出測(cè)角精度。第一，卷尺的測(cè)量 精度有限;第二，測(cè)量過(guò)程中卷尺無(wú)法精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，卷尺的傾斜和瞄準(zhǔn)誤差都會(huì)導(dǎo)致測(cè) 量誤差。在測(cè)量距離為20m~70m的條件下，由兩者綜合帶來(lái)的測(cè)角精度誤差為O.Olmrad~ 0.05mrad之間，距離越近則測(cè)角精度誤差越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能滿足高要求測(cè)角 精度、測(cè)角誤差小的一種測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)及方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0008] 本發(fā)明提供了一種測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)，包括全站儀、電動(dòng)二維平移臺(tái)、合作目標(biāo)、 圓棱鏡；
[0009] 待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件的光軸垂直于電動(dòng)二維平移臺(tái)平移面并通過(guò)電動(dòng)二維平移 臺(tái)的坐標(biāo)原點(diǎn)；
[0010] 所述全站儀位于待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件旁，其中心高與所述電動(dòng)二維平移臺(tái)的坐標(biāo) 原點(diǎn)等尚；
[0011]所述合作目標(biāo)安裝在電動(dòng)二維平移臺(tái)的坐標(biāo)原點(diǎn)處；
[0012] 所述圓棱鏡安裝在電動(dòng)二維平移臺(tái)的橫軸方向且位于合作目標(biāo)旁，圓棱鏡的中心 與合作目標(biāo)中心等尚；
[0013] 所述待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件及全站儀與電動(dòng)二維平移臺(tái)的距離為27m~30m。
[0014] 為了全站儀便于安裝，該系統(tǒng)還包括架設(shè)在全站儀下方用于調(diào)節(jié)全站儀高度的三 腳架。
[0015] 需要說(shuō)明的是本系統(tǒng)的部件都有一定的技術(shù)指標(biāo)，分別是：電動(dòng)二維平移臺(tái)平移 范圍不小于600mm;圓棱鏡口徑不小于40mm，并鍍有反射膜，反射率為99 %。
[0016] 根據(jù)上述測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)的描述，現(xiàn)對(duì)采用該系統(tǒng)的測(cè)角精度標(biāo)定方法進(jìn)行描 述，該方法包括以下步驟：
[0017] 1)定位：
[0018] 1.1)用全站儀確定待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件的安放位置；
[0019] 1.2)將待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件放置在全站儀位置上，要求其光軸垂直于電動(dòng)二維平 移臺(tái)平移面并通過(guò)電動(dòng)二維平移臺(tái)的坐標(biāo)原點(diǎn)的待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件；
[0020] 1.3)將全站儀放置在待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件旁，要求全站儀中心高與電動(dòng)二維平移 臺(tái)的坐標(biāo)原點(diǎn)等尚；
[0021] 2)測(cè)量：
[0022] 2.1)將合作目標(biāo)放置在電動(dòng)二維平移臺(tái)的坐標(biāo)原點(diǎn)，將圓棱鏡安裝在電動(dòng)二維平 移臺(tái)的X軸方向且位于合作目標(biāo)旁，要求其圓棱鏡的中心與合作目標(biāo)中心等高；
[0023] 2.2)用全站儀瞄準(zhǔn)圓棱鏡棱點(diǎn)，讀取此時(shí)全站儀的方位值心和平距U;
[0024] 2.3)控制電動(dòng)二維平移臺(tái)沿橫軸方向平移至待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件視場(chǎng)內(nèi)任一位 置，用全站儀瞄準(zhǔn)圓棱鏡棱點(diǎn)，讀取此時(shí)全站儀的方位值A(chǔ) 2、俯仰值Ex和平距L2;
[0025] 2.4)控制電動(dòng)二維平移臺(tái)再沿縱軸向平移至待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件視場(chǎng)內(nèi)任一位 置，用全站儀瞄準(zhǔn)圓棱鏡棱點(diǎn)，讀取此時(shí)全站儀的俯仰值E 2;
[0026] 2.5)由待標(biāo)定光學(xué)標(biāo)定測(cè)量部件獲取合作目標(biāo)偏離待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件主軸的 偏離角度Θ;
[0027] 3)標(biāo)定：
[0028] 3.1)按公式(1)和公式(2)計(jì)算方位夾角與俯仰夾角：
[0029] A= |A2-Ai ............(1)
[0030] E= |E2-Ei ............(2)
[0031] 3.2)按公式(3)計(jì)算X向平移距離：
[0032]
[0033] 3.3)按公式(4)計(jì)算Z向平移距離為：
[0034] Z = L2 · tan E............(4)
[0035] 3.4)按公式(5)計(jì)算規(guī)定距離下的測(cè)角精度Δ :
[0036]
[0037] 式中：
[0038] Α-方位夾角；
[0039] Ei、E2-全站儀測(cè)得的俯仰值；
[0040] e 一俯仰夾角；
[0041 ] U、L2-全站儀測(cè)得的平距；
[0042] X -電動(dòng)二維平移臺(tái)的橫向平移距離；
[0043] Z -電動(dòng)二維平移臺(tái)的縱向平移距離；
[0044] L-待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件與電動(dòng)二維平移臺(tái)的距離；
[0045] Θ-步驟2.5所測(cè)偏離主軸角度；
[0046] Δ 一測(cè)角精度。
[0047]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0048] 1、高效率。本發(fā)明采用了全站儀，可與圓棱鏡配合直接讀取平面距離，在保證同等 精度的條件下，可使測(cè)量時(shí)間縮短一半以上。
[0049] 2、高精度。本發(fā)明采用了全站儀與電動(dòng)二維平移臺(tái)，通過(guò)全站儀得到電動(dòng)二維平 移臺(tái)中移動(dòng)導(dǎo)軌的平移距離，并由此得到測(cè)角精度，消除了由卷尺帶來(lái)的測(cè)量誤差，同時(shí)， 全程使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，提高了瞄準(zhǔn)精度，降低了瞄準(zhǔn)帶來(lái)的誤差。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1為本發(fā)明所提供的測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)的測(cè)試示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 本發(fā)明提供了一種測(cè)角精度標(biāo)定系統(tǒng)及方法，參見(jiàn)圖1，該系統(tǒng)包括全站儀2、圓棱 鏡3、合作目標(biāo)4、電動(dòng)二維平移臺(tái)5;
[0052] 待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件1的光軸垂直于電動(dòng)二維平移臺(tái)5平移面并通過(guò)電動(dòng)二維平 移臺(tái)5的坐標(biāo)原點(diǎn)；
[0053] 全站儀2位于待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件1旁，其中心高與所述電動(dòng)二維平移臺(tái)5的坐標(biāo) 原點(diǎn)等尚；
[0054] 合作目標(biāo)4安裝在電動(dòng)二維平移臺(tái)5的坐標(biāo)原點(diǎn)處；
[0055] 圓棱鏡3安裝在電動(dòng)二維平移臺(tái)5的橫軸方向且位于合作目標(biāo)4旁，其中心與合作 目標(biāo)4中心等尚；
[0056]待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件1及全站儀2與電動(dòng)二維平移臺(tái)5的距離為27m~30m。
[0057] 該系統(tǒng)中的全站儀2安置在三腳架上，電動(dòng)二維平移臺(tái)5兩平移方向分別與全站儀 2目視分劃板橫絲和豎絲平行;全站儀2與電動(dòng)二維平移臺(tái)5兩平移導(dǎo)軌的距離相等
[0058] 全站儀具有顯示屏，可測(cè)量目標(biāo)的方位角與俯仰角，并可與圓棱鏡配合測(cè)量全站 儀與圓棱鏡之間的距離，且以角度和距離的形式顯示在顯示屏上，計(jì)算可得，在測(cè)量距離為 20m~70m時(shí)，由全站儀帶來(lái)的測(cè)角精度誤差為0.002mrad~0.003mrad之間。
[0059] 其中還需說(shuō)明的是，該系統(tǒng)的電動(dòng)二維平移臺(tái)5平移范圍不小于600mm。圓棱鏡3 口 徑不小于40_，并鍍有高反射膜，反射率可達(dá)到99 %。
[0060] 合作目標(biāo)可發(fā)出激光并由待標(biāo)定光學(xué)測(cè)量部件接收，得到偏離主軸角度。<