大尺寸空间的空间角度的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；测量控制装置包括：靶标收发器，与控制器的输入端相连；光轴调向器，与控制器相连，能够调整测量控制装置的光轴方向；姿态传感器，与控制器相连，可测量测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；控制器，其输入端分别与靶标收发器的输出端、姿态传感器的输出端和光轴调向器的输出端相连，其输出端与光轴调向器的输入端相连。本实用新型专利技术在平面镜适配器、光轴调向器和控制器的共同配合下保证了测量精度，由于其同时兼顾了测量范围大、测量效率高和便携性等方面的性能，并且成本较低，适合在外场测量中推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空间角度的测量装置，尤其是涉及一种大尺寸空间的空间角度的测量装置。
技术介绍
在工业、国防等领域中，往往需要在大尺寸空间条件下对两异面轴线夹角进行现场测量，例如在大型工件装配过程中或者大间距多轴线一致性的校准过程中都需要在现场进行空间角度的测量。在这些现场的角度测量中，被测对象之间的距离可达几米甚至上百米，测量的公共基准由于被测对象相距较远难以被建立，且由于被测对象的体积和重量都比较大导致其在测量过程中不方便被移动，增大了空间角的测量难度。目前，大尺寸空间内的空间角测量通常是基于空间特征点坐标测量，即通过测量被测轴线上若干特征点的坐标来求解其空间夹角，其测量方法包括坐标测量机法、多经纬仪法、激光跟踪仪法、室内定位法和视觉测量法等。其中，坐标测量机法的测量效率较高，通用性强，但是其测量系统价格昂贵，且只能在室内测量，且不便于携带；经纬仪和激光跟踪仪的测量范围大、精度高，但是其测量结果易受外界环境影响；室内定位法的精度较高，但是测量成本较昂贵；视觉测量法的测量精度较高、测量范围广，但是其成本较高。综合以上测量方法，它们很难同时满足测量范围大、测量精度高、便携性好以及成本低的要求，只能根据实际测量需求选择合适的测量方法。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，以解决现有的角度测量装置不能同时满足测量范围大、测量精度高、便携性好以及成本低的要求。本技术是这样实现的：一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；靶标收发器，与控制器的输入端相连，可通过观察其向待测轴投射已准直的十字分划图像后接收到的从待测轴反射回的十字分划图像与所述测量控制装置的成像面几何中心重合与否来验证待测轴的轴线与所述测量控制装置光轴平行与否；光轴调向器，与控制器相连，能够调整所述测量控制装置的光轴方向；姿态传感器，与控制器相连，可测量所述测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；以及控制器，其输入端分别与所述靶标收发器的输出端、所述姿态传感器的输出端和所述光轴调向器的输出端相连，其输出端与所述光轴调向器的输入端相连，根据所述靶标收发器所接收的图像生成控制指令驱动光轴调向器，同时可根据所述姿态传感器与所述光轴调向器传输的测量数据计算待测轴的轴线在测量参考坐标系中的空间向量坐标。所述控制器包括：视频处理模块，与所述靶标收发器相连，用于处理所述靶标收发器接收的图像；控制量计算模块，连接在所述视频处理模块与所述光轴调向器之间，用于将所述视频处理模块所传递的数据生成控制指令以驱动所述光轴调向器；以及向量坐标计算模块，连接在所述姿态传感器与所述光轴调向器之间，用于处理所述姿态传感器与所述光轴调向器中编码器的测量数据以计算待测轴的空间向量坐标。所述平面镜适配器包括：平面反射镜；以及安装座，用于连接所述平面反射镜和待测轴；所述安装座的与所述待测轴的连接面与所述平面反射镜的镜面平行。本技术包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器，将平面镜适配器安装在待测轴的端面上，在测量空间角度前通过测量控制装置与平面适配镜共同作用保证了测量控制装置的光轴与待测轴的轴线处于平行状态，提高了测量的精度，减小了测量误差。测量控制装置包括靶标收发器、光轴调向器、姿态传感器和控制器，在测量前，控制器可对靶标收发器所接收的图像进行处理，并根据其对图像的处理数据生成控制指令驱动光轴调向器以将测量控制装置的光轴与待测轴的轴线调整为平行状态。在进行空间角的测量时，控制器能够快速处理姿态传感器与光轴调向器中编码器的测量数据，并根据姿态传感器与光轴调向器所传递测量数据计算待测轴的轴线在测量参考坐标系的空间向量坐标。本技术的空间角测量装置具有体积小、质量轻、易于携带的优势，该测量装置中在平面镜适配器、光轴调向器和控制器的共同配合下保证了测量精度，减小了测量误差，极大地方便了测量人员在外场测量中使用。由于其同时兼顾了测量范围大、测量效率高和便携性等方面的性能，并且成本较低，适合在外场测量中推广使用。附图说明图1是本技术的测量示意图。图2是本技术的结构示意图。图中：1、测量控制装置；2、平面镜适配器；2-1、平面反射镜；2-2、安装座；3-1、被测轴；3-2、参考轴；4、靶标收发器；5、光轴调向器；6、姿态传感器，7、控制器，7-1、视频处理模块；7-2、控制量计算模块；7-3、向量坐标计算模块；8、测量参考坐标系。具体实施方式如图1和图2所示，本技术中的大尺寸空间的空间角度的测量装置包括测量控制装置1和设置在待测轴上的平面镜适配器2。待测轴包括被测轴3-1和作为参考坐标系基准的参考轴3-2。测量控制装置1包括设置在其内部的靶标收发器4、光轴调向器5、姿态传感器6和控制器7。靶标收发器4设置在测量控制装置1的内部，包括可见光源、十字分划靶板、准直系统和CCD成像器件，可见光源发出可见光经过十字分划靶板形成十字分划图像，然后经过准直系统准直为平行光。光轴调向器5有两种结构形式：结构一是光轴调向器5安装在靶标收发器4的光路中，包括两平面镜、伺服电机及编码器，两平面镜的偏转轴相互正交安装，通过伺服电机驱动两平面镜偏转，通过控制两平面镜的偏转来实现测量装置的光轴方向调整；结构二为用于支撑靶标收发器4的两轴稳定平台，两轴稳定平台包括用于调整光轴的水平方向和竖直方向运动的两轴运动框架、伺服电机和编码器，通过伺服电机驱动两轴稳定平台偏转，通过控制两轴稳定平台的偏转来实现测量装置的光轴方向调整。测量控制装置1的光轴偏转的角度可通过编码器测得。姿态传感器6包括三个敏感轴正交设置的陀螺仪和附属电路。平面镜适配器2包括平面反射镜2-1和用于连接平面反射镜2-1和待测轴的安装座2-2，且安装座2-2的与待测轴的连接面与平面反射镜2-1的镜面平行。平面反射镜2-1用于反射靶标收发器4投射出的准直的十字分划图像，安装座2-2用于将平面反射镜2-1与待测轴连接并同时保证平面反射镜2-1的光轴与待测轴的轴线平行。靶标收发器4与控制器7的输入端相连，可通过观察其向待测轴投射已准直的十字分划图像后接收到的从待测轴反射回的十字分划图像与测量控制装置1的成像面几何中心重合与否来验证待测轴的轴线与测量控制装置1光轴平行与否。光轴调向器5与控制器7相连，能够调整测量控制装置1的光轴方向。姿态传感器6与控制器7相连，可测量测量控制装置1在测量参考坐标系中的姿态角。控制器7包括视频处理模块7-1、控制量计算模块7-2和向量坐标计算模块7-3。视频处理模块7-1与靶标收发器4相连，用于处理靶标收发器4接收的图像。控制量计算模块7-2连接在视频处理模块7-1与光轴调向器4之间，用于将视频处理模块7-1所传递的数据生成控制指令以驱动光轴调向器5。向量坐标计算模块7-3连接在姿态传感器6与光轴调向器5之间，用于处理姿态传感器6与光轴调向器5中编码器的测量数据以计算待测轴的空间向量坐标。控制器7的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，其特征在于，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；所述测量控制装置包括：靶标收发器，与控制器的输入端相连，可通过观察其向待测轴投射已准直的十字分划图像后接收到的从待测轴反射回的十字分划图像与所述测量控制装置的成像面几何中心重合与否来验证待测轴的轴线与所述测量控制装置光轴平行与否； 光轴调向器，与控制器相连，能够调整所述测量控制装置的光轴方向；姿态传感器，与控制器相连，可测量所述测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；以及控制器，其输入端分别与所述靶标收发器的输出端、所述姿态传感器的输出端和所述光轴调向器的输出端相连，其输出端与所述光轴调向器的输入端相连，根据所述靶标收发器所接收的图像生成控制指令驱动光轴调向器，同时可根据所述姿态传感器与所述光轴调向器传输的测量数据计算待测轴的轴线在测量参考坐标系中的空间向量坐标。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸空间的空间角度的测量装置，其特征在于，包括测量控制装置和设置在待测轴上的平面镜适配器；
所述测量控制装置包括：
靶标收发器，与控制器的输入端相连，可通过观察其向待测轴投射已准直的十字分划图像后接收到的从待测轴反射回的十字分划图像与所述测量控制装置的成像面几何中心重合与否来验证待测轴的轴线与所述测量控制装置光轴平行与否；
光轴调向器，与控制器相连，能够调整所述测量控制装置的光轴方向；
姿态传感器，与控制器相连，可测量所述测量控制装置在测量参考坐标系中的姿态角；以及
控制器，其输入端分别与所述靶标收发器的输出端、所述姿态传感器的输出端和所述光轴调向器的输出端相连，其输出端与所述光轴调向器的输入端相连，根据所述靶标收发器所接收的图像生成控制指令驱动光轴调向器，同时可根据所述姿态传感器与所述光轴调向器传输的测量数据计...

【专利技术属性】
技术研发人员：马东玺，张勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军总装备部军械技术研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13