一种主动式经纬仪系统技术方案

技术编号:14229297 阅读:139 留言:0更新日期:2016-12-20 10:05
本实用新型专利技术公开了一种主动式经纬仪系统,包括信息处理计算机、主动式经纬仪和合作目标,主动式经纬仪包括粗跟踪相机和精跟踪相机,粗跟踪相机和精跟踪相机与信息处理计算机连接,粗跟踪相机和精跟踪相机并与合作目标光路连接。搜索相机360°搜索,将合作目标图像发送给信息处理计算机,计算机经过图像处理并解算合作目标所在空域的方位俯仰角,待人工确认后,将该信息传递给跟踪系统的方位角和俯仰角位置控制器、方位角和俯仰角速率控制器、功率放大器,将该指令传递至俯仰伺服电机执行机构,信息处理计算机接收来自跟踪相机的图像信号,识别合作目标,进行双目交会测量,求出合作目标的位置坐标。本实用新型专利技术跟踪测量合作目标运动快捷高效。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于精密测量、导航定位
,涉及一种用于室内坐标定位测量、同时也具有导航功能的主动式经纬仪系统
技术介绍
现代先进制造业水平的提高,对大型异形物体的几何尺寸以及关键特征点的空间一维坐标提出了更高的要求,准确地测量这些几何参数对于保证加工产品的质量、零部件的现场成功安装以及物体的整体定位,有着十分重要的意义。近几年,以经纬仪作为传感器,用两台或两台以上经纬仪配合计算机及相应的硬件、软件所组成的空间坐标测量系统在工程测量以及计算学中得到了广泛的应用。经纬仪测量系统可以现场组建,能够就地测量大小或形状完全不同的物体,尤其是大型物体,经纬仪测量系统也可以作为大型测量设备如多视觉传感器坐标测量系统的参数标定设备或者测量精度的检定设备。但是双经纬仪系统每次定位时都需要人工瞄点,这样逐点测量比较费时,效率较低,而且不能对连续运动的合作目标进行测量。
技术实现思路
本技术的目的旨在克服目前测量时需要人工瞄点,逐点测量比较费时、效率较低,而且不能对连续运动的合作目标进行测量的缺陷,提供一种主动式经纬仪测量系统,主动式经纬仪系统能够主动搜索、识别合作目标,其光学系统中的粗跟踪相机用于定位合作目标的大致位置,精跟踪相机具有变焦功能,能够对合作目标进行精确定位,从而获得精确的双目交会测量精度,该系统也具有合作目标跟踪功能,在目标运动时能够进行随动跟踪,从而测量合作目标的运行轨迹。为实现上述目的,本技术的技术方案为:一种主动式经纬仪系统,包括信息处理计算机、主动式经纬仪和合作目标,所述主动式经纬仪包括粗跟踪相机和精跟踪相机,粗跟踪相机和精跟踪相机与信息处理计算机连接,粗跟踪相机和精跟踪相机并与合作目标光路连接。进一步,所述主动式经纬仪包括搜索系统和跟踪系统;所述搜索系统包括搜索伺服系统和搜索光学系统;所述搜索光学系统中设有搜索相机,所述搜索伺服系统的搜索电机与基座为铰接连接;所述跟踪系统包括跟踪伺服系统和跟踪光学系统;所述跟踪伺服系统由方位伺服系统、俯仰伺服系统及负载总承构成;所述跟踪光学系统包括粗跟踪相机和精跟踪相机。进一步,所述搜索伺服系统和跟踪伺服系统上安装有高精度码盘。进一步,所述合作目标为主动发光式合作目标,主动发光式合作目标为待测物体表面表贴式合作目标,所述表贴式合作目标在目标表面中心设有红色发光粗识别带,红色发光粗识别带中心设有十字丝。进一步,所述主动发光式合作目标为立体球式合作目标,立体球式合作目标为在透明球形体中心设有红色发光的十字丝。进一步,所述表贴式合作目标和立体球式合作目标中设有微型纽扣电池。进一步,所述主动式经纬仪为两台或两台以上。与现有技术相比,本技术具有以下技术优势:1)将主动式经纬仪的操作自动化,更为简洁;2)具有静态合作目标高精度定位功能,具有合作目标跟踪功能,能够测量动态目标,并精确跟踪动态目标运行轨迹;3)设计了主动发光标识的合作目标,便于相机识别,精确定位。主动式经纬仪系统一方面可以利用搜索相机搜索视场中的合作目标,另一方面也可以利用跟踪相机定位并交会出合作目标坐标点,比人工瞄点更为快捷高效。主动式经纬仪系统还具有跟踪测量合作目标运动轨迹的功能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本技术的不当限定,在附图中:图1是两台主动式经纬仪的系统组成;图2是单台主动式经纬仪结构示意图;图3是单台主动式经纬仪组成框图;图4是精跟踪相机自动变焦模块原理示意图;图5(a)-(b)分别是表贴式合作目标的侧视图和俯视图;图6(a)-(b)分别是立体球式合作目标的侧视图和俯视图;图7是系统基本跟踪流程示意图;图8是跟踪伺服系统的方位伺服系统和俯仰伺服系统控制总体功能框图;图9是跟踪模式下增加的卡尔曼滤波器和伺服前馈控制框图。图中,101、信息处理计算机;102、主动式经纬仪A;103、主动式经纬仪B;104、合作目标;1、方位伺服电机;2、俯仰伺服电机;3、搜索伺服电机;4、搜索相机;5、粗跟踪相机;6、精跟踪相机;7、微型纽扣电池;8、红色发光粗识别带;9、十字丝;10、发光体。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本技术,在此本技术的示意性实施例以及说明用来解释本技术,但并不作为对本技术的限定。参见图1所示,本实施例提供了一种采用了两台主动式经纬仪的系统,包括与信息处理计算机101相连的主动式经纬仪A102和主动式经纬仪B103,主动式经纬仪A102和主动式经纬仪B103分别连接至合作目标104。本系统是基于双目视觉测量原理来测量合作目标在世界坐标系中的位置。信息处理计算机一方面用来接收双经纬仪的图像信息进行图像处理和目标识别,将目标脱靶量信息发送给伺服机构进行伺服反馈控制,另一方面接收经纬仪光电编码器数据进行数据解算,求解合作目标在参考坐标系中的位置坐标。其主要运行指令有合作目标搜索、合作目标确认定位、目标跟踪及轨迹记录等功能。主动式经纬仪A102和主动式经纬仪B103,用于主动搜索、识别合作目标,并将搜索识别的信息发送给信息处理计算机。合作目标,采用主动发光式合作目标来增加目标识别的概率,用于双台主动式经纬仪跟踪相机识别合作目标的十字中心。信息处理计算机与双台主动式经纬仪相连,双台主动式经纬仪包括粗跟踪相机和精跟踪相机,主动式经纬仪的粗跟踪相机和精跟踪相机分别连接至合作目标,经粗跟踪相机定位合作目标大致位置,精跟踪相机精确定位对合作目标,从而获得精确的双目交会测量精度,测量合作目标的运行轨迹。如图2所示,单台主动式经纬仪包括设在基座上的方位伺服电机1,方位伺服电机1上方设有俯仰伺服电机2,俯仰伺服电机2上连接有粗跟踪相机5和精跟踪相机6,俯仰伺服电机2上端设有搜索伺服电机3,搜索伺服电机3上设有搜索相机4。搜索伺服电机3与基座为铰接连接方式,可沿基座360°连续旋转,用于驱动搜索相机4的运行,方位伺服电机1和俯仰伺服电机2用于对目标进行定位和跟踪。方位伺服电机1和俯仰伺服电机2上安装有高精度码盘,可以读出当前方位俯仰值。搜索相机具有视场大的特点,粗跟踪相机视场较搜索相机视场小,较精跟踪相机视场大,精跟踪相机上安装有变焦镜头,能够自适应调节至合作目标的十字丝在CCD上清晰成像。如图3所示,主动式经纬仪按照功能划分为搜索系统和跟踪系统;搜索系统包括搜索伺服系统和搜索光学系统;搜索光学系统中设有搜索相机,搜索伺服系统可带动搜索相机进行方位360°连续旋转。跟踪系统包括跟踪伺服系统和跟踪光学系统;跟踪伺服系统由方位伺服系统、俯仰伺服系统及负载总承构成;跟踪光学系统包括粗跟踪相机和精跟踪相机。搜索伺服系统、方位伺服系统和俯仰伺服系统上安装有高精度码盘,可以读出当前方位俯仰值。搜索相机具有视场大的特点,粗跟踪相机视场较搜索相机视场小,较精跟踪相机视场大,精跟踪相机上安装有变焦镜头,能够自适应调节至合作目标的十字丝在CCD上清晰成像。如图4所示,焦距自主调整部分由状态分析模块及动力驱动模块构成。状态分析模块检测焦距是否在最佳位置,主要是通过数字CCD/CMOS传感器进行激光测距和对精跟踪图像的观测来估计当前的焦距状态和需要调整的各参数信息,进而驱动动力机构带动镜头对焦距做适当的调整。如图本文档来自技高网...
一种主动式经纬仪系统

【技术保护点】
一种主动式经纬仪系统,其特征在于,包括信息处理计算机、主动式经纬仪和合作目标,所述主动式经纬仪包括粗跟踪相机和精跟踪相机,粗跟踪相机和精跟踪相机与信息处理计算机连接,粗跟踪相机和精跟踪相机并与合作目标光路连接。

【技术特征摘要】
1.一种主动式经纬仪系统,其特征在于,包括信息处理计算机、主动式经纬仪和合作目标,所述主动式经纬仪包括粗跟踪相机和精跟踪相机,粗跟踪相机和精跟踪相机与信息处理计算机连接,粗跟踪相机和精跟踪相机并与合作目标光路连接。2.根据权利要求1所述的主动式经纬仪系统,其特征在于,所述主动式经纬仪包括搜索系统和跟踪系统;所述搜索系统包括搜索伺服系统和搜索光学系统;所述搜索光学系统中设有搜索相机,所述搜索伺服系统的搜索电机与基座为铰接连接;所述跟踪系统包括跟踪伺服系统和跟踪光学系统;所述跟踪伺服系统由方位伺服系统、俯仰伺服系统及负载总承构成;所述跟踪光学系统包括粗跟踪相机和精跟踪相机。3.根据权利要求2所述的主动式经纬仪系统,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:林俤吴易明朱帆魏轶婷
申请(专利权)人:西安中科光电精密工程有限公司
类型:新型
国别省市:陕西;61

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