一种二维姿态角的测量方法和系统技术方案

技术编号:3857053 阅读:278 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种二维姿态角的测量方法,通过以平行准直光源为基准光源,具有多个不对称的阵列小孔的针孔光阑作为光学系统,在图像传感器四周设置一组高精度平面反射镜,将平行准直光源的大角度平行入射光通过针孔光阑,经过平面反射镜的反射后投射在图像传感器成像面上形成光斑,计算光斑质心在成像面的平面直角坐标系上的坐标,并根据各阵列小孔的中心坐标和预先设定的系统焦距,通过三角几何的方法计算出光线的二维姿态角;本发明专利技术同时公开了一种二维姿态角的测量系统;通过本发明专利技术的方法使姿态角的测量能够达到大量程的测角范围,并且由于采用平行准直光源为基准光源和针孔光阑作为光学系统,使系统的设计与工作距离无关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量领域,特别涉及一种二维姿态角的测量方法和系统
技术介绍
在机械制造、航空、航天、国防、建筑等部门中,姿态角是需要测量确定 的重要物理量。所谓姿态角,是指物体相对于参照物的空间方位角,姿态角的 测量通常釆用圆光栅法、环形激光测角法、光学内反射小角度测量法、光电自 准直测角法等。在诸多的姿态角测量方法中,圆光栅法其原理是利用两块32400线的径 向光栅安装在0.5r/s的同一个轴套上,两个读数头一个固定, 一个装在转台上 连续旋转,信号间的相位差变化与转角成正比,仪器中用一个自准直仪作为基 准指示器,可以测得绝对角度,利用光栅细分原理可测360度范围内的任意角 度,附加零伺服机构可以对转台进行实时调整,限制零漂。环形激光测角的基本原理是当被检量具和环形激光器相对于静止的光电 自准直仪同步转动时,在瞄准轴与量具棱面发现相重合的瞬间,被测角度转换 成由光电流触发和停止脉冲所需的时间间隔,接口装置在此间隔内对环形激光 脉冲读数,根据读数计算出被测角度。以圆光栅法和环形激光法为代表的光学姿态角测量方法,虽然精度较高, 但对硬件条件要求苛刻,且只限于一维角度测量。基于传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维姿态角的测量方法,其特征在于,该方法包括:    将平行准直光源的平行入射光线通过针孔光阑上的多个不对称的阵列小孔投射在图像传感器成像面上,形成多个光斑;    根据光斑成像区域,计算各光斑质心在成像面的坐标;根据各光斑质心相对位置关系,在各光斑为入射光线通过针孔光阑经平面反射镜反射在图像传感器成像面上形成的反射光斑时,计算各光斑映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标;    根据各光斑质心的坐标和相应阵列小孔的中心坐标及系统焦距,通过三角几何方法计算出入射光线的二维姿态角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:张广军江洁王昊予
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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