经纬仪非接触大尺寸三坐标测量系统的开发及其在航天器检测中的应用

　　经纬仪大尺寸三坐标测量系统近年来在航空、航天、天线、汽车、水利、机械和测绘等行业的研究与应用已逐渐展开;随着近年来我国航空、航天部门企业技术改造的进行,已从国外引进了近百套成熟的大尺寸三坐标测量系统,其中以瑞士Leica公司的经纬仪测量系统ECDS3、MANCAT和Axyz STM/MTM居多,对于应用规模和领域的迅速扩大而言,国内的研究与开发则相对落后了;且以往的研究与应用主要是针对两台传感器的,由于受硬件条件的限制,对多台传感器以及既有角度又有距离的混合传感器构成系统的研究与实现比较少。本文着重解决的问题则是对多台仪器构成混合测量系统的研究与开发,本着立足现有设备,吸收国内外先进技术,使整个系统的性能价格比最优的原则,经过充分的调研、选择比较、试验,开发出了大尺寸柔性三坐标测量系统MetroIn,该系统已成功应用在航天器推进舱圆度检测、天线面形测量、三峡大坝机组座环检测和大型闸门的安装与检测等项目中。

　　1　系统设计基本思想

　　经纬仪大尺寸三坐标测量系统MetroIn是由多台电子经纬仪或全站仪构成的混合测量系统。该系统以经纬仪或全站仪为传感器,最终获取目标点的空间三维坐标,利用数据库来管理测量数据,并可对测量数据进行长度、角度等几何量计算与形位误差的测量分析。系统的基本流程如图1所示。

　　2　系统基本配置

　　MetroIn的基本配置,硬件主要为两台或多台电子经纬仪或全站仪(Leica、Topcon、Zeiss、Sokkia等)、486以上台式或便携机一台(操作系统为Win95/98/2000)、多路串口转换卡、LINK2一个、基准尺一根、激光目镜及照准标志、与电子经纬仪相配套的高稳定度脚架、联机电缆等构成。

　　3　系统软件

　　3.1　功能介绍

　　系统软件功能主要包括以下几个内容:

　　(1)设备联机

　　设备联机包括计算机与经纬仪的联接和经纬仪内置参数的初始化。采用键盘模拟技术,由计算机控制经纬仪完成各项初始化参数的设置。

　　(2)系统定向(建立经纬仪测量坐标系)

　　要实现对空间点的三维坐标的测量,首先必须建立系统坐标系,即要确定传感器之间的相对位置(相对定向)和绝对尺度(绝对定向),我们称之为系统定向。

　　系统定向是通过测站(仪器)间进行互瞄或观测一定数量的物方点和基准尺并进行平差计算而建立系统统一的测量坐标系。系统定向完成后,各测站间的相互位置关系已确定,就可以对空间可视点进行联机在线测量,并实时解算出其三维坐标。

　　系统定向是最为关键的步骤,定向的好坏直接影响着后续点坐标测量的质量。