【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸结构真空环境内的变形监测方法及装置
[0001]本专利技术涉及星敏感器地面测试
，特别涉及一种大尺寸结构真空环境内的变形监测方法及装置。
技术介绍
[0002]星敏感器是以恒星为参照系，以星空为工作对象的高精度空间姿态测量装置，通过探测天球上不同位置的恒星并进行解算，为卫星、宇航飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准。通常需要建立星空背景模拟系统，该系统位于真空环境中，以球形面板模拟天球，所有星点分布在50
°×
10
°
的扇形区域，横向尺寸约6m，纵向尺寸约2m，模拟星点的位置作为系统测量基准，要求其在测试过程中位置稳定。因此，需要在真空条件下对其支撑结构以及各个单星模拟器的结构变形进行实时监测。
[0003]现有的测量方法有经纬仪、全站仪、激光跟踪仪测量空间相对三维坐标值，但这些方法存在需多人操作、接触式测量、无法自动化或得到二维数据结果等缺点，均无法同时满足真空特殊环境下对大尺寸结构的自动化变形监测测量。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例提供了一种大尺寸结构真空环境内的变形监测方法及装置，该方法能实现在真空环境下对大尺寸结构的自动化变形监测，提高变形监测效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种大尺寸结构真空环境内的变形监测方法，包括：
[0006]获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像；其中，不同监测相机对应的监视区域不同，且所述监测相机固定安装在可移动的转台上；>[0007]确定采集所述监视图像的所述监测相机所在转台的位置信息；
[0008]根据各所述监测相机之间的位姿关系、所述监视图像和所述位置信息，确定所述待监测点的三维坐标；
[0009]根据不同时刻下所述待监测点的三维坐标，确定变形结果。
[0010]可选地，在所述获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像之前，还包括：
[0011]根据所述待监测区域的尺寸，确定所述监测相机的数量及布设位置以建立相机监测系统；其中，所述相机监测系统包括布设在所述待监测区域外的至少四台监测相机。
[0012]可选地，所述获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像，包括：
[0013]根据所述监测相机的测量范围和预设航向重叠度，将所述待监测区域划分为至少三个观测区域；其中，每个所述观测区域由至少三台所述监测相机进行监测；
[0014]针对每个所述观测区域，均执行：确定用于监测该观测区域的各监测相机所在转台的位置，以采集该观测区域内第一待监测点的监视图像；其中，同一监测相机在不同观测
区域时转台的位置信息不同。
[0015]可选地，所述根据各所述监测相机之间的位姿关系、所述监视图像和所述位置信息，确定所述待监测点的三维坐标，包括：
[0016]针对每个所述待监测点，获取同一时刻下各所述监测相机采集的第一监视图像，并确定所述第一监视图像所对应的监测相机、转台的位置信息，基于所述位姿关系利用光束法平差计算该待监测点的三维坐标。
[0017]可选地，所述根据不同时刻下所述待监测点的三维坐标，确定变形结果，包括：
[0018]判断目标时刻下所述待监测点的三维坐标与初始时刻下该待监测点的初始三维坐标之间的差值是否大于预设变形阈值；
[0019]若是，则确定所述待监测区域发生变形。
[0020]可选地，所述监测相机之间的位姿关系通过如下方法确定：
[0021]将标定板置于所述待监测区域内，标定所述标定板，确定所述标定板上的标志点在世界坐标系下的三维表示；
[0022]将所述转台均调整至处于初始的零位位置，并在所述转台的可转动轴框上设置标记点；
[0023]利用所述标定板标定所述监测相机，确定各所述监测相机的内参数和外参数；
[0024]选取两组包括所述监测相机和所述监测相机所在转台的相机装置，并通过该两组所述相机装置标定其余各组所述相机装置的转台，根据标志点的运动轨迹，确定各转台的转台坐标系在对应相机坐标系下的位姿关系；
[0025]再选出另两组所述相机装置，通过选出的两组所述相机装置标定在先选取的两组所述相机装置的转台，根据标志点的运动轨迹，确定各转台的转台坐标系在对应相机坐标系下的位姿关系；
[0026]选定基准坐标系，并确定其余各组所述相机装置对应的相机坐标系在基准坐标系下的位姿关系，得到目标外参数；所述目标外参数包括各转台的转台坐标系在对应相机坐标系下的位姿关系，以及各相机的相机坐标系在基准坐标系下的位姿关系。
[0027]可选地，所述利用所述标定板标定所述监测相机，包括：
[0028]令每两组所述相机装置为一对，分别采集所述标定板上相同的所述标志点；
[0029]根据各所述相机装置采集的所述标志点及标志点在世界坐标系下的三维表示，分别求解各监测相机的内参数和外参数；
[0030]根据每一对所述相机装置采集的相同的所述标志点及标志点在世界坐标系下的三维表示，分别求解一对所述相机装置中相机坐标系之间的变换关系。
[0031]可选地，所述通过该两组所述相机装置标定其余各组所述相机装置的转台，包括：
[0032]对选出的两组所述相机装置建立测量坐标系；所述测量坐标系为其中一组所述相机装置的相机坐标系；
[0033]令选出的两组所述相机装置中的两个转台均保持零位位置不变动，由两个监测相机组成双目成像系统，共同拍摄其余各组所述相机装置中的转台分别绕三轴转动过程中的标记点的运动轨迹；所述标记点的运动轨迹记录在测量坐标系下；
[0034]根据所述标记点运动轨迹，标定测量坐标系下的其余各组所述相机装置中转台的转台坐标系；
[0035]结合各所述相机装置中相机坐标系之间的变换关系，确定各转台的转台坐标系在对应相机坐标系下的位姿关系。
[0036]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种大尺寸结构真空环境内的变形监测装置，包括：
[0037]获取模块，用于获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像；其中，不同监测相机对应的监视区域不同，且所述监测相机固定安装在可移动的转台上；
[0038]位置确定模块，用于确定采集所述监视图像的所述监测相机所在转台的位置信息；
[0039]坐标确定模块，用于根据各所述监测相机之间的位姿关系、所述监视图像和所述位置信息，确定所述待监测点的三维坐标；
[0040]判断模块，用于根据不同时刻下所述待监测点的三维坐标，确定变形结果。
[0041]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述任一项所述的大尺寸结构真空环境内的变形监测方法。
[0042]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸结构真空环境内的变形监测方法，其特征在于，包括：获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像；其中，不同监测相机对应的监视区域不同，且所述监测相机固定安装在可移动的转台上；确定采集所述监视图像的所述监测相机所在转台的位置信息；根据各所述监测相机之间的位姿关系、所述监视图像和所述位置信息，确定所述待监测点的三维坐标；根据不同时刻下所述待监测点的三维坐标，确定变形结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像之前，还包括：根据所述待监测区域的尺寸，确定所述监测相机的数量及布设位置以建立相机监测系统；其中，所述相机监测系统包括布设在所述待监测区域外的至少四台监测相机。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取由至少四台监测相机采集的待监测区域中待监测点的监视图像，包括：根据所述监测相机的测量范围和预设航向重叠度，将所述待监测区域划分为至少三个观测区域；其中，每个所述观测区域由至少三台所述监测相机进行监测；针对每个所述观测区域，均执行：确定用于监测该观测区域的各监测相机所在转台的位置，以采集该观测区域内第一待监测点的监视图像；其中，同一监测相机在不同观测区域时转台的位置信息不同。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述监测相机之间的位姿关系、所述监视图像和所述位置信息，确定所述待监测点的三维坐标，包括：针对每个所述待监测点，获取同一时刻下各所述监测相机采集的第一监视图像，并确定所述第一监视图像所对应的监测相机、转台的位置信息，基于所述位姿关系利用光束法平差计算该待监测点的三维坐标；和/或，所述根据不同时刻下所述待监测点的三维坐标，确定变形结果，包括：判断目标时刻下所述待监测点的三维坐标与初始时刻下该待监测点的初始三维坐标之间的差值是否大于预设变形阈值；若是，则确定所述待监测区域发生变形。5.根据权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于，所述监测相机之间的位姿关系通过如下方法确定：将标定板置于所述待监测区域内，标定所述标定板，确定所述标定板上的标志点在世界坐标系下的三维表示；将所述转台均调整至处于初始的零位位置，并在所述转台的可转动轴框上设置标记点；利用所述标定板标定所述监测相机，确定各所述监测相机的内参数和外参数；选取两组包括所述监测相机和所述监测相机所在转台的相机装置，并通过该两组所述相机装置标定其余各组所述相机装置的转台，根据标志点的运动...
【专利技术属性】
技术研发人员：张成龙，郭健，王立，邹月，吴奋陟，梁士通，魏欣鹏，张丽华，钟俊，闫斯畅，王嘉珺，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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