一种光轴竖直相机的外基准测试方法技术

本发明专利技术公开了一种光轴竖直相机的外基准测试方法，包括：架设测试系统；测试系统包括：激光跟踪仪、激光跟踪仪控制器、经纬仪、经纬仪控制器、上位机和立方棱镜；通过激光跟踪仪分别采集得到光轴数据和线阵数据，并存储；布置公共转站点，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜；进行组网并统一四台仪器的坐标系；在统一四台仪器的坐标系后，进行光轴测量和线阵方向测量；对各测量数据进行处理，得到外基准测试结果并输出。本发明专利技术旨在解决当前光轴水平相机的外基准测量方法不适用于光轴竖直相机光轴指向天空的情况，通过本发明专利技术的方法可实现大口径和超大口径光轴竖直相机外基准的高精度测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种光轴竖直相机的外基准测试方法


[0001]本专利技术属于空间遥感器
，尤其涉及一种光轴竖直相机的外基准测试方法。

技术介绍

[0002]随着航天遥感器对高分辨率的追求，近年来光轴竖直相机在空间遥感器设计领域中逐渐被应用。光轴竖直相机较传统光轴水平相机在大口径和超大口径相机地面研制过程中有明显技术优势，尤其是在地面重力卸载和天地一致性验证等方面。大口径和超大口径光轴竖直相机地面装调测试过程中光轴指向天空，无法采用光轴水平相机将经纬仪架设于地面通过地面观测人员直接肉眼瞄准的方法测得光轴。如图1所示，光轴水平相机测试外基准过程中，经纬仪等高精度测试设备均需架设到地面，观测方向与相机光轴方向一致。
[0003]如图2所示，受到传统经纬仪测角方法的限制，无法竖直向下测量角度，即便通过架设五棱镜进行光路折转也存在需将五棱镜和观测人员稳定升举到半空中，对光轴的测量精度和稳定性带来较大影响，因此急需一种光轴竖直状态下，采用地面设备测得光轴、线阵和基准镜三者之间几何关系的高精度测量方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，包括：架设测试系统；其中，测试系统，包括：激光跟踪仪、激光跟踪仪控制器、经纬仪、经纬仪控制器、上位机和立方棱镜；通过激光跟踪仪分别采集得到光轴数据和线阵数据，并存储；布置公共转站点，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜；进行组网并统一四台仪器的坐标系；其中，四台仪器是指：两台激光跟踪仪和两台经纬仪；在统一四台仪器的坐标系后，进行光轴测量和线阵方向测量；对各测量数据进行处理，得到外基准测试结果并输出。2.根据权利要求1所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，通过激光跟踪仪采集光轴数据并存储，包括：将主镜组件安装到相机承力板后，在相机主承力板上粘贴靶球座P1～P8，在光轴方向上安装靶球座P9和靶球座P10；将靶球P1～P10分别安装在靶球座P1～P10上；通过上位机控制激光跟踪仪测量靶球P1～P10，采集得到主镜坐标系下靶球P1～P10的坐标：P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)
···
P8(X8,Y8,Z8)、P9(X9,Y9,Z9)和P10(X10,Y10,Z10)；重复采集7次；上位机接收到采集数据后，计算采集得到的主镜坐标系下靶球P1～P10的坐标的误差，单点重复测量误差小于
±
0.015mm，最佳拟合误差小于0.06mm，将符合要求的整组数据存储于上位机，文件格式为CSV，文件名为ZJ.CSV。3.根据权利要求2所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，通过激光跟踪仪采集线阵数据并存储，包括：焦面组件CCD线阵拼接前，在焦面机框上粘贴靶球座P11～P18，在线阵向上安装靶球座P19和靶球座P20；将靶球P11～P20分别安装在靶球座P21～P20上；通过上位机控制激光跟踪仪测量靶球P11～P18，采集得到线阵坐标系下靶球P11～P18的坐标：P11(X11,Y11,Z11)、P12(X12,Y12,Z12)
···
P18(X18,Y18,Z18)；通过焦面拼接仪采集得到线阵坐标系下靶球P19和靶球P20的坐标：P19(X19,Y19,Z19)和P20(X20,Y20,Z20)；重复采集7次；上位机接收到采集数据后，计算采集得到的线阵坐标系下靶球P10～P20的误差，单点重复测量误差小于
±
0.015mm，最佳拟合误差小于0.06mm，将符合该要求的整组数据存储于上位机，文件格式为CSV，文件名为JM.CSV。4.根据权利要求3所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，布置公共转站点，包括：在相机最大外包络立方体范围内均布8个公共转站点靶球座，用单组分快速固化胶黏剂，将公共转站点靶球座固定在稳定结构上；将8个公共转站点靶球S1～S8分别安装在8个公共转站点靶球座上；其中，公共转站点靶球S1～S8所在位置即为公共转站点。5.根据权利要求4所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜，包括：将立方棱镜安装于光轴竖直相机主承力板上可观测位置；将两台经纬仪分别架设在立方棱镜相互垂直的反射面的法线方向；其中，两台经纬仪的架设位置满足：在可同时测得立方棱镜两个相互垂直镜面自准直的基础上，可同时实现
两台经纬仪互瞄，可同时测得8个公共转站点靶球S1～S8；经纬仪对瞄路径和观测路径上无物理遮挡；将两台激光跟踪仪架设于光轴竖直相机周围；其中，激光跟踪仪A的架设位置满足：在可同时测得靶球P1～P10的基础上，可同时测得8个公共转站点靶球S1～S8；激光跟踪仪B的架设位置满足：在可同时测得靶球P11～P20的基础上，可同时测得8个公共转站点靶球，并优先精度误差控制保证靶球P11～P20的测量精度；激光跟踪仪测量射线不存在物理遮挡。6.根据权利要求5所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，进行组网，包括：将两台激光跟踪仪通过设备总线与激光跟踪仪控制器连接；将激光跟踪仪控制器通过以太网口与以太网交换机连接；将两台经纬仪通过设备总线与经纬仪控制器连接；将经纬仪控制器通过串口与串口总线连接；将上位机通过以太网口连接以太网交换机，通过串口连接到串口总线。7.根据权利要求6所述的光轴竖直相机的外基准测试方法，其特征在于，统一四台仪器的坐标系，包括：以靶球S1和靶球S8两点直线段构成经纬仪基准尺，通过上位机控制激光跟踪仪测量靶球S1和靶球S8，采集得到坐标(X31,Y31,Z31)和(X32,Y32,Z32)，将根据坐标(X31,Y31,Z31)和(X32,Y32,Z32)计算得到距作为经纬仪基准尺的长度离L1；通过上位机控制经纬仪测量靶球S1和靶球S8，采集得到坐标(X4...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍腾飞，王小勇，董欣，陈佳夷，李斌，王海超，张超，范龙飞，王东杰，姚立强，刘君航，陈西，孙欣，王聪，徐婧文，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：