[发明专利]一种宽温域三维摄影测量系统的离散组合式校准装置

说明书

针对现有校准规范或方法无法应用于宽温域三维摄影测量系统的校准，本发明提出了一种适于宽温域三维摄影测量系统的离散组合式校准装置。该校准装置包括多组彼此离散设置的长度标准器组，通过二分法迭代寻优在每一组长度标准器组中的合适位置设置固定安装机构和浮动安装机构实现长度标准器一端固定安装、一端浮动安装，不仅实现长度标准器在宽温域范围具有热变形自由，还有效降低接触、自重、温度等多场耦合情况下的综合变形，减少长度标准器变形对校准结果的影响，提高量传的准确度，满足宽温域三维摄影测量系统校准精度。同时还克服了现有多面体校准框架加工复杂、溯源困难、量传准确度低的难题，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于三维摄影测量领域，具体涉及一种宽温域三维摄影测量系统的离散组合式校准装置。

背景技术

在工业测量领域，三维摄影测量系统具有高精度、非接触、测量速度快、适应特殊环境、数据获取率高、适应性好和便携性高等优点，已被广泛应用于汽车、船舶、航空航天、军工、核电、风电等高端制造领域。虽然三维摄影测量已有几十年的研究及应用历史，但国内外还没有统一的溯源标准、量传体系，如何对摄影测量系统的准确度进行正确评价一直是计量领域关注的焦点之一。

虽然德国联邦物理技术研究院(PTB)制定了适用于多视角的区域扫描测量设备校准规范VDI/VDE 2634 Part3，设计了立方体校准装置和多面体校准装置，但发明人发现该校准规范仅针对标准温度环境下(20℃)使用的三维摄影测量系统进行校准，而在宽温域无法满足校准精度。加拿大国家研究委员会(NRCC)建立的温度控制计量实验室，通过将在标准温度下校准后的靶标标准距离与摄影测量装置的测量值进行比较，对三维摄影测量装置的校准和性能评估，但温度控制范围较小，无法进行高温和低温下校准。我国计量科学研究院参考国外产品研制了多面体校准装置，但对三维摄影测量装置长度标准器校准仍是送回实验室在标准环境下((20±3)℃)单独对摄影相机校准，与三维摄影测量系统的实际的宽温域现场使用工况有偏离，使用条件与校准条件的偏离程度较大，也无法得到宽温域环境下长度标准器热变形规律，并且多面体校准框架加工难度大、制造成本较高，溯源难度高，量传准确度低。上述校准规范、校准装置均无法满足宽温域(例如，温度跨度为-50℃～70℃)条件下三维摄影系统校准精度。究其原因主要有：一方面由于长度标准器在两端的支撑点被固定安装，各部分可能无法充分自由地热膨胀；另一方面长度标准器安装支架也会发生较大的热变形，并附加地带动长度标准器进一步发生变形，在这两方面问题的作用下，长度标准器在宽温域环境下的长度很难与热膨胀校准时一致，从而引入较大的测量不确定度，无法进行宽温域热变形校准。

而随着三维摄影测量在-40℃下卫星太阳帆板热变形、-60～60℃范围卫星天线的热变形等特殊环境的应用越来越多，亟需设计出适于宽温域三维摄影测量系统的校准装置或校准方法以满足其校准精度。

发明内容

为达此目的，提出了一种宽温域三维摄影测量系统的离散组合式校准装置。

一种宽温域三维摄影测量系统的离散组合式校准装置，包括多组彼此离散设置的长度标准器组；所述每一组长度标准器组均包括长度标准器、固定安装机构、浮动安装机构、工字安装梁、固定立柱；在距离长度标准器一端L₁处通过固定安装机构将长度标准器与工字安装梁固定连接，在距离长度标准器另一端L₂处通过浮动安装机构将长度标准器与工字安装梁浮动连接，实现长度标准器随着温度的变化自由伸长或缩短；所述工字安装梁安装在固定立柱上。