[发明专利]型面数字摄影自动化测量方法

说明书

本发明提供了一种型面数字摄影自动化测量方法，包括如下步骤：利用激光跟踪仪(5)测量待测型面的位置和姿态；利用数字摄影测量原理，规划出数字摄影测量相机(4)拍摄的位置、角度、数量；在激光跟踪仪(5)坐标系下标定出全向移动升降平台(1)、机械臂(2)零位、数字摄影测量相机(4)、激光跟踪仪(5)、姿态测量设备(3)的相互关系；控制全向移动升降平台(1)、机械臂(2)运动，使数字摄影测量相机(4)运动到规划的拍摄位置和角度；对型面进行拍照，通过数据采集分析系统(6)处理得到型面的指向与平面度。本发明能够对大型天线型面的型面度和指向精度进行高精度、高效率、自动化测量，特别针对需要多次重复性测量的过程。

技术领域

本发明涉及工业测量技术领域，具体地涉及一种型面数字摄影自动化测量方法。

背景技术

随着航天器对天线在轨性能要求越来越高，天线的尺寸越来越大，型面精度、安装精度、可靠性、变形指标等要求越来越高。天线在地面的精测除了初始安装和展开精测，越来越多的型号要求在地面进行热变形试验验证，其中常压热变形试验需要对阵面指向和平面度的变化进行测量，常用测量设备有数字摄影测量相机、电子经纬仪、激光雷达等，根据不同的测量要求选择合适的测量设备与方法。

其中数字摄影测量方法应用较广，相对于电子经纬仪法，数字摄影测量方法无论测量精度还是测量效率都远远高于电子经纬仪法。国内类似相关领域可参考专利《卫星大尺寸平面阵列SAR天线自动化精测方法》，其中所采用测量方法为激光雷达，其本质采用的是设备本身的自动扫描测量功能。相对于激光雷达，数字摄影测量方法的测量精度与之相当，但是数字摄影测量每次拍摄的点位置相同，可以作前后比较，另外一方面数字摄影测量成本远远低于激光雷达。

在大型天线常压热变形试验过程中，平均每次试验耗时都在20天以上，一方面是由于试验工况较多，另一方面则是由于每个工况阵面指向与平面度的测量特别耗时，特别是大型阵面；若按每次试验15个工况，每个工况需要拍摄至少三次以上，另外为保证测量结果有效性，每次需测量2～3次，同时保证2～3次结果重复性误差均方根(RMS)优于0.03mm，每次试验下来总共有效测量次数需达到150次以上，每次拍摄为了保证测量结果重复精度满足要求，都需要拍摄几百张照片，而这同时也加大了后期数据处理了时间；同时由于数字摄影测量的测量精度与测量效率与人的操作水平密切相关。

因此为了保证试验进度和测量效率、测量精度，急需采用一种自动化的方式实施测量任务。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种型面数字摄影自动化测量方法。

根据本发明提供的一种型面数字摄影自动化测量方法，包括如下步骤：

步骤1：利用激光跟踪仪测量待测型面的位置和姿态；

步骤2：根据待测型面的位置和姿态，利用数字摄影测量原理，规划出数字摄影测量相机拍摄型面的位置和角度以及拍摄照片数量；

步骤3：记全向移动升降平台坐标、机械臂零位、数字摄影测量相机坐标、激光跟踪仪坐标、姿态测量设备坐标分别为A、B、C、D、E，在激光跟踪仪坐标系下标定出移动升降平台坐标、机械臂零位、数字摄影测量相机坐标、激光跟踪仪坐标、姿态测量设备坐标的相互关系；

步骤4：根据在激光跟踪仪坐标系下全向移动升降平台坐标、机械臂零位、数字摄影测量相机坐标、激光跟踪仪坐标、姿态测量设备坐标的相互关系，控制全向移动升降平台和机械臂运动，从而使数字摄影测量相机运动到步骤2中规划的拍摄位置和角度；

步骤5：利用数字摄影测量相机对型面进行拍照，并将拍摄完成后的照片导入到数据采集分析系统进行处理，得到型面的相应的指向与平面度。

优选地，重复步骤4、步骤5，对待测型面进行重复测量，对多次测量的结果取平均值得到最终型面指向与平面度。