專利名稱：電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)、底座和基準(zhǔn)尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于幾何量計(jì)量儀器校準(zhǔn)的靶標(biāo)、底座和基準(zhǔn)尺，尤 其涉及對電子經(jīng)緯儀坐標(biāo)測量系統(tǒng)等空間大尺寸測量儀器進(jìn)行校準(zhǔn) 的靶標(biāo)、底座和基準(zhǔn)尺。
背景技術(shù)：
空間大尺寸測量儀器種類很多，包括經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，激光測量 系統(tǒng)，攝影測量系統(tǒng)等，各類儀器測量原理不同，不同的測量原理導(dǎo) 致了對其測量精確度評價(jià)的不同方法，因而空間大尺寸測量儀器的校 準(zhǔn)長期以來都沒有完全成形的標(biāo)準(zhǔn)。
國家《JJG425-2003光學(xué)經(jīng)緯儀檢定規(guī)程》和《JJG100-2003全
站型電子速測儀檢定規(guī)程》中，對單臺經(jīng)緯儀角度測量的校準(zhǔn)進(jìn)行了 規(guī)定，而由多臺電子經(jīng)緯儀組成測量系統(tǒng)的空間坐標(biāo)測量的校準(zhǔn)卻未 作規(guī)定。
在大尺寸測量儀器中，目前研究較多的是有關(guān)激光跟蹤儀的校準(zhǔn) 方法，中國計(jì)量科學(xué)研究院編寫的《基于激光的球坐標(biāo)測量系統(tǒng)的性 能評價(jià)(征求意見稿)》、航空304所編寫的《大尺寸測量系統(tǒng)-激光 跟蹤儀校準(zhǔn)規(guī)范(報(bào)批稿)》，都對激光跟蹤儀的校準(zhǔn)做出了規(guī)定，其 測量方案如附圖13所示，其中使用了激光干涉儀110，參考鏡120， 激光跟蹤儀130，靶鏡140，長導(dǎo)軌150等，主要步驟如下
步驟l.準(zhǔn)備測量設(shè)施，包括激光干涉儀、直線度很好的長導(dǎo)軌、激光跟蹤儀；
步驟2.將激光干涉儀置于長導(dǎo)軌的一端，被校準(zhǔn)的激光跟蹤儀位 于長導(dǎo)軌一側(cè)，與長導(dǎo)軌橫向拉開距離H;
步驟3.使靶鏡沿導(dǎo)軌移動(dòng)，根據(jù)校準(zhǔn)需要改變靶鏡的移動(dòng)距離， 并調(diào)整激光跟蹤儀的高度和與長導(dǎo)軌間的距離H，同時(shí)由激光干涉儀 和激光跟蹤儀分別測得靶鏡移動(dòng)的距離；
步驟4.將激光干涉儀的測量結(jié)果作為參考值，計(jì)算激光跟蹤儀相 對于激光干涉儀的測量偏差；
lt匕夕卜，美國國家標(biāo)7隹《Performance Evaluation of Laser Based Spherical Coordinate Measurement Systems》對激光跟蹤儀的校準(zhǔn)進(jìn)行 了描述，測量方案如附圖14所示，其中使用了基準(zhǔn)軸21，目標(biāo)基準(zhǔn) 22，兩個(gè)基準(zhǔn)目標(biāo)a和b，主要步驟如下
歩驟l.準(zhǔn)備測量設(shè)施，包括基準(zhǔn)尺、激光跟蹤儀；
步驟2.在測量空間放置一基準(zhǔn)尺，尺長A不小于2.3m，其兩端 點(diǎn)a和b的距離事先經(jīng)過標(biāo)定得到校準(zhǔn)值；
步驟3.激光跟蹤儀安裝在與基準(zhǔn)尺軸線相垂直的一側(cè)，其高度h 與基準(zhǔn)尺的放置高度大致相同，且使其與基準(zhǔn)尺兩個(gè)端點(diǎn)的距離近似 相等。
步驟4.變換激光跟蹤儀的位置和方向，對基準(zhǔn)尺的長度進(jìn)行測 量，測量結(jié)果與基準(zhǔn)尺的校準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并計(jì)算激光跟蹤儀相對于 基準(zhǔn)尺的測量偏差。 在以上列出的兩種激光跟蹤儀校準(zhǔn)方法中，方案一是采用長導(dǎo)軌上移動(dòng)的靶鏡作為比較媒介，以激光干涉儀作為標(biāo)準(zhǔn)器，測得激光跟 蹤儀的測量偏差。此方法操作時(shí)受長導(dǎo)軌方向的限制，測量范圍只能 沿一維方向延伸，而電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，則需要在水平360。，俯仰 士45。的范圍內(nèi)，沿任意方向進(jìn)行校準(zhǔn)。因此方案一不適用于電子經(jīng)緯 儀測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。方案二突破了導(dǎo)軌方向的限制，代之以可靈活放 置的基準(zhǔn)尺，滿足了對任意方向和角度的校準(zhǔn)要求。但由于基準(zhǔn)尺是
實(shí)物基準(zhǔn)，其長度不宜過大， 一般在3m以內(nèi)，否則，不僅基準(zhǔn)尺標(biāo) 定困難，當(dāng)溫度等環(huán)境條件發(fā)生變化或者尺身發(fā)生變形時(shí)，都會(huì)使標(biāo) 定值失準(zhǔn)，基準(zhǔn)尺過長還會(huì)造成攜帶不便。因此該方案無法滿足電子 經(jīng)緯儀系統(tǒng)在數(shù)十米范圍上的校準(zhǔn)需求。
到目前為止，國內(nèi)外尚無其它電子經(jīng)緯儀空間三維坐標(biāo)測量校準(zhǔn) 研究的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系
統(tǒng)的校準(zhǔn)用的耙標(biāo)和基準(zhǔn)尺，滿足電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)在水平360°， 俯仰士45。角度內(nèi)，沿任意方向在數(shù)十米范圍上進(jìn)行校準(zhǔn)的需要，并且， 要求應(yīng)用于校準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值可以用精度更高的儀器實(shí)時(shí)的修 正，以保證高的校準(zhǔn)精度和降低對基準(zhǔn)放置點(diǎn)環(huán)境的依賴。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
-一種電子經(jīng)諱儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用耙標(biāo)，其中，靶標(biāo)整體 為鋼球經(jīng)過加工得到的半球或球缺，鋼球由于切割而具有一個(gè)經(jīng)過球 心的端面，在此端面上粘貼有環(huán)形目標(biāo)。如上所述的一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)，其 中，所述靶標(biāo)為一個(gè)沿鋼球最大截圓平面切入八分之五的深度，然后 沿與最大截圓平面呈120°方向進(jìn)行切除所形成的球缺。
如上所述的一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)，其 中，環(huán)形目標(biāo)為紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)，其圖案為三個(gè)同心圓，中心畫有十字 線，紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)與鋼球同心。
一種放置如上所述的靶標(biāo)的底座，其中，底座采用圓柱形鋼加工 而成，圓柱一端有加工出的放置靶標(biāo)的孔，孔的外邊緣有倒出的與靶 標(biāo)相配合的光滑圓角，孔的內(nèi)部有加工出的階梯孔，階梯孔中裝有稀 土磁石。
一種安裝如上所述的靶標(biāo)的基準(zhǔn)尺，包括測量桿，工裝，手柄部 分，其中，工裝固連在測量桿兩端，為L形鋼，長邊中心加工有階梯 孔，L形鋼短邊中心加工有沉孔。
一種如上所述的一種安裝如上所述的靶標(biāo)的基準(zhǔn)尺，其中，基準(zhǔn)
尺長度在900mm 1100mm之間，測量桿部分采用碳纖維材料。
本發(fā)明的有益效果在于提供了一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系 統(tǒng)的校準(zhǔn)用的靶標(biāo)和基準(zhǔn)尺，滿足電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)在水平360°， 俯仰士45。角度內(nèi)，沿任意方向在數(shù)十米范圍上進(jìn)行校準(zhǔn)的需要，并且， 應(yīng)用于校準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值可以用精度更高的儀器，如激光雷達(dá)掃 描儀實(shí)時(shí)的修正，以保證高的校準(zhǔn)精度和降低對基準(zhǔn)放置點(diǎn)環(huán)境的依 賴。


圖1是球缺耙標(biāo)主視圖2是球缺靶標(biāo)左視圖3是半球靶標(biāo)主視圖4是半球靶標(biāo)左視圖5是兩種儀器對靶標(biāo)測量示意圖6是球缺靶標(biāo)和底座結(jié)合使用時(shí)的主視圖7是球缺靶標(biāo)和底座結(jié)合使用時(shí)的左視圖8是校準(zhǔn)時(shí)空間靶標(biāo)布局示意圖9是半球靶標(biāo)和基準(zhǔn)尺結(jié)合使用時(shí)的主視圖IO是半球靶標(biāo)和基準(zhǔn)尺結(jié)合使用時(shí)的俯視圖11是基準(zhǔn)尺上的工裝主視圖12是基準(zhǔn)尺上的工裝剖視圖13是激光跟蹤儀校準(zhǔn)方案1示意圖14是激光跟蹤儀校準(zhǔn)方案2示意其中，R為球半徑，Z為兩個(gè)切割面交線與球心的距離，ZA為 兩個(gè)切割面的夾角，31電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，32電子經(jīng)緯儀，33測 量耙標(biāo)，34激光雷達(dá)掃描儀，41環(huán)形目標(biāo)，42球缺革巴標(biāo)，43磁石， 44底座，L校準(zhǔn)空間的長度，M校準(zhǔn)空間的寬度，H校準(zhǔn)空間的高 度，61環(huán)狀目標(biāo)，62球狀靶標(biāo)，63測量桿，64手柄，65工裝， 110激光干涉儀，120參考鏡，130激光跟蹤儀，140靶鏡，150長 導(dǎo)軌，H距離，21基準(zhǔn)軸，22目標(biāo)基準(zhǔn)，h測量儀器高度，D測 量儀器距離目標(biāo)基準(zhǔn)的距離，A 2個(gè)目標(biāo)基準(zhǔn)之間的距離，a基準(zhǔn)目標(biāo)，b基準(zhǔn)目標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 實(shí)施例一
此靶標(biāo)為將一個(gè)半徑30mm的鋼球，沿最大截圓平面切入八分之 五的深度，然后沿與最大截圓平面呈120°方向進(jìn)行切除所形成的球 缺，如圖1所示，其中，R為球半徑，Z為兩個(gè)切割面交線與球心的 距離，ZA為兩個(gè)切割面的夾角。
球缺是篩選過的，中心球冠高為半徑大小，公差范圍為-0.02mm -0.05mm之內(nèi)。
在過球心的平面上粘貼有紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)，紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)圖案為三 個(gè)同心圓，中心畫有十字線。中心圓為直l^ lmm，線寬0.4mm，第 二個(gè)圓為直徑8mm，線寬lmm，外圓為直徑16mm，線寬3mm，三 個(gè)圓同心度小于0.003mm，中心十字線長20mm，寬0.2mm。
此過程中需要在萬能工具顯微鏡下對靶標(biāo)找中心，利用專用工裝 保證耙標(biāo)回轉(zhuǎn)的情況下中心位置不變。將紙質(zhì)耙標(biāo)粘貼球心所在平 面，盡量保證靶標(biāo)中心與球同心，并且利用萬能工具顯微鏡對其進(jìn)行 檢驗(yàn)。
并且粘貼后需要測量粘貼靶標(biāo)后中心點(diǎn)球冠高，球冠高要求與球 半徑差小于O.Olmm，不滿足要求的在靶標(biāo)中心粘入紙片，調(diào)整到半 球矢高與標(biāo)準(zhǔn)半徑差小于0.005mm。
耙標(biāo)放置于底座上，如圖6所示，其中，環(huán)形目標(biāo)41，半球靶標(biāo)42，磁石43，底座44，底座由直徑30mm，長60mm的圓柱形45 鋼加工而成，圓柱一端加工直徑20mm，深8mm的孔，用于放置靶 標(biāo)，孔的外邊緣倒出和靶標(biāo)配合的光滑圓角，內(nèi)部加工出直徑10mm， 深10mm的階梯孔，在階梯孔中填充適當(dāng)大小的磁石，整個(gè)工件發(fā)黑 處理。
由于磁石的磁性傳導(dǎo)，球缺耙標(biāo)被吸附在底座上，在施加外力情 況下可以在孔中順暢的旋轉(zhuǎn)。
上述的靶標(biāo)和底座放置于距離電子經(jīng)緯儀10m處左右后，即使 左右旋轉(zhuǎn)，環(huán)形靶標(biāo)的中心位移量也會(huì)很小，可以供電子經(jīng)緯儀校準(zhǔn)用。
實(shí)施例二
為一個(gè)半球耙，是將半徑為30mm鋼球切除一半形成的，如圖3 所示，其中R為球半徑。
半球是篩選過的，中心球冠高為半徑大小，公差范圍為-0.02mm -0.05mm之內(nèi)。
在過球心的平面上粘貼有紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)，紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)圖案為三 個(gè)同心圓，中心畫有十字線。中心圓為直徑lmm，線寬0.4mm，第 二個(gè)圓為直徑8mm，線寬lmm，外圓為直徑16mm，線寬3mm，三 個(gè)圓同心度小于0.003mm，中心十字線長20mm，寬0.2mm。
此過程中需要在萬能工具顯微鏡下對靶標(biāo)找中心，利用專用工裝 保證靶標(biāo)回轉(zhuǎn)的情況下中心位置不變。將紙質(zhì)靶標(biāo)粘貼球心所在平 面，盡量保證靶標(biāo)中心與球同心，并且利用萬能工具顯微鏡對其進(jìn)行檢驗(yàn)。
并且粘貼后需要測量粘貼靶標(biāo)后中心點(diǎn)球冠高，球冠高要求與球
半徑差小于0.01mm，不滿足要求的在靶標(biāo)中心粘入紙片，調(diào)整到半 球矢高與標(biāo)準(zhǔn)半徑差小于0.005mm。
此半球耙放置于基準(zhǔn)尺兩端，如圖9所示，其中，環(huán)狀目標(biāo)61， 球狀耙標(biāo)62，基準(zhǔn)尺長1148.726mm，當(dāng)然根據(jù)需求可以對基準(zhǔn)尺長 進(jìn)行選取，最好控制在900mm 1200mm內(nèi)?；鶞?zhǔn)尺過短會(huì)影響校準(zhǔn) 的效果，太長的話不僅基準(zhǔn)尺標(biāo)定困難，當(dāng)溫度等環(huán)境條件發(fā)生變化 或者尺身發(fā)生變形時(shí)，都會(huì)使標(biāo)定值失準(zhǔn)，基準(zhǔn)尺過長還會(huì)造成攜帶 不便?；鶞?zhǔn)尺中間安裝有手柄，兩端固連有放置如上所述靶標(biāo)的工裝， 工裝是能保證靶標(biāo)的球面和平面都能被觀測到的環(huán)形結(jié)構(gòu)，工裝如附 圖11所示，此處，工裝為L形鋼，長邊長46mm，寬38mm，厚4mm; 長邊中心加工有階梯孔，小孔直徑28mm，沉孔直徑31mm，深3mm; L形鋼短邊長14mm，寬38mm，厚8mm，中心加工有直徑為5mm 的孔，沉孔直徑7mm，深2mm用于加裝緊固螺釘。
當(dāng)然，半球耙標(biāo)也可以和底座配合使用，球缺靶標(biāo)也可以和基準(zhǔn) 尺配合使用。
靶標(biāo)使用時(shí)被兩種儀器同時(shí)測量的情況如圖5所示，其中，電子 經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)31，電子經(jīng)緯儀32，測量靶標(biāo)33，激光雷達(dá)掃描儀 34，經(jīng)緯儀建立的空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)采用的是紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)，激光雷 達(dá)掃描儀采用的是金屬球面靶標(biāo)。專門研究設(shè)計(jì)的具有半球結(jié)構(gòu)的靶 標(biāo)適合不同種類的儀器進(jìn)行測量，并且反應(yīng)相同的測量目標(biāo)。利用靶標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)對大尺寸儀器校準(zhǔn)。
具體測試時(shí)布置耙標(biāo)的方式如圖8所示，其中，測試用耙標(biāo)1 16，
長L為20m，寬M為14m，高N為7m， 一方面在空間上布置若干 靶標(biāo)，利用靶標(biāo)中心反應(yīng)空間坐標(biāo)點(diǎn)，建立空間坐標(biāo)實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，激光 雷達(dá)掃描儀作為空間坐標(biāo)量值傳遞裝置，得到各個(gè)靶標(biāo)空間坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn) 值，然后經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對靶標(biāo)進(jìn)行測量，測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比較完 成對經(jīng)緯儀系統(tǒng)校準(zhǔn)過程。
另一方面，為了方便激光雷達(dá)掃描儀和電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)現(xiàn)場校準(zhǔn) 的需求，利用半球耙標(biāo)制作了多用途基準(zhǔn)尺，方便不同儀器的現(xiàn)場校 準(zhǔn)需求，即基準(zhǔn)尺可以有兩個(gè)方面的用途， 一是在進(jìn)行上述校準(zhǔn)之前 對激光雷達(dá)掃描儀進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證激光雷達(dá)掃描儀的結(jié)果的可靠 性，二是可以直接用于電子經(jīng)緯儀的校準(zhǔn)。
除了上述的校準(zhǔn)以外，通過對靶標(biāo)的進(jìn)一步改進(jìn)，可以拓展到其 它相關(guān)類型影像式大尺寸測量儀器，實(shí)現(xiàn)不同儀器測量結(jié)果校準(zhǔn)和比 較，這也為大尺寸測量儀器的校準(zhǔn)開辟了新途徑。
使用時(shí)的詳細(xì)步驟介紹如下
步驟l、放置儀器和耙標(biāo)；
在校準(zhǔn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)放置儀器和靶標(biāo)，儀器包括激光雷達(dá)掃描 儀一臺，多臺電子經(jīng)緯儀組成的待校準(zhǔn)的電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)一套，靶標(biāo) 是能夠同時(shí)被激光雷達(dá)掃描儀和電子經(jīng)緯儀測量且對不同測量儀器 反應(yīng)空間同 一 點(diǎn)坐標(biāo)的專用靶標(biāo)；
激光雷達(dá)掃描儀放置于實(shí)驗(yàn)室中間；電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)電子經(jīng)緯儀均布在激光雷達(dá)掃描儀周圍。
在步驟1中，實(shí)驗(yàn)室通常是選用20mxl0mxl0m左右的測量空 間，場地內(nèi)采光良好，四周固定靶標(biāo)的墻體堅(jiān)實(shí)牢固的實(shí)驗(yàn)室，以保 證得到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
此外，通常經(jīng)緯儀系統(tǒng)中每兩臺電子經(jīng)緯儀間的距離控制在 3m 4m內(nèi)互瞄精度較高，所以將每臺電子經(jīng)緯儀放置于距激光雷達(dá) 掃描儀1.5m左右，這樣可以保證電子經(jīng)緯儀的互瞄精度，電子經(jīng)緯 儀高度調(diào)整至實(shí)驗(yàn)者操作方便的高度。
電子經(jīng)諱儀系統(tǒng)中電子經(jīng)緯儀的組成臺數(shù)是不一定的，但是其臺 數(shù)不影響本校準(zhǔn)方法的使用。
電子經(jīng)緯儀由于工作過程中會(huì)自行確認(rèn)各臺經(jīng)緯儀的確切位置， 所以放置電子經(jīng)緯儀時(shí)不需要十分精確，大致均勻的放置于激光雷達(dá) 掃描儀四周即可，如待校準(zhǔn)的電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)由4臺電子經(jīng)緯儀組成 時(shí)，按相互間隔90。均布在激光雷達(dá)掃描儀周圍。
革巴標(biāo)數(shù)量和位置根據(jù)實(shí)驗(yàn)空間大小和環(huán)境條件靈活設(shè)定，數(shù)量在 16 30之間，設(shè)置靶標(biāo)時(shí)，高低方向上須照顧到經(jīng)緯儀測量的俯仰 角度范圍，控制在每臺經(jīng)緯儀的觀測角都為±45°內(nèi)；實(shí)際布置方法 的示意圖如圖8所示；其中，1 16測試用靶標(biāo)，L長20m， M寬 14m， N高7m;
步驟2、用激光雷達(dá)掃描儀對靶標(biāo)賦值，組成標(biāo)準(zhǔn)器具組；
由激光雷達(dá)掃描儀對測量耙標(biāo)P, P"依次進(jìn)行測量，得到激光雷 達(dá)掃描儀坐標(biāo)系下各測量靶標(biāo)的空間三維坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，記錄為(x,標(biāo)，y!標(biāo)，Zi標(biāo))，(X2標(biāo)，y2標(biāo)，Z2標(biāo))(Xn標(biāo)，yn標(biāo)，Zn標(biāo))；
在步驟2中，由激光雷達(dá)掃描儀對測量靶標(biāo)g P"依次進(jìn)行測量 時(shí)，可以是每個(gè)測點(diǎn)經(jīng)過3次測量取平均值。
步驟3、被校準(zhǔn)的電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)測量每個(gè)靶標(biāo)得到測量值；
首先由電子經(jīng)緯儀在測量坐標(biāo)系下對測量靶標(biāo)g P"依次進(jìn)行 測量，得到電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對測量靶標(biāo)空間三維坐標(biāo)的實(shí)測值； 對靶標(biāo)進(jìn)行3次測量，每次測量需要對經(jīng)緯儀系統(tǒng)的位置進(jìn)行調(diào)整， 得到3種不同狀態(tài)下測量值，對于每一種狀態(tài)下的一組測量值，用以 下步驟進(jìn)行處理，得到每種狀態(tài)下每個(gè)測量值的相對誤差；
在步驟3中，具體操作時(shí)，可以是電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對測量靶 標(biāo)空間三維坐標(biāo)，每個(gè)測點(diǎn)經(jīng)過2或4次測量取平均值，測量時(shí)均方 根誤差控制在0.05mm以內(nèi)；
步驟4、將電子經(jīng)緯儀的測量值轉(zhuǎn)換到激光雷達(dá)掃描儀的測量坐 標(biāo)系下；通過歩驟4.1 4.2完成；
歩驟4.1、電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)的測量坐標(biāo)系和激光雷達(dá)掃描儀的測 量坐標(biāo)系關(guān)系的確定通過步驟4丄1 步驟4丄3完成；
步驟4丄1、布置基準(zhǔn)尺，這些基準(zhǔn)尺上的靶標(biāo)，作為公共標(biāo)志
點(diǎn)；
基準(zhǔn)尺布置在電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)和激光雷達(dá)掃描儀都能夠測量的 地方。
在步驟4丄1中，基準(zhǔn)尺可分別取電子經(jīng)緯儀最短工作距離1.5m 左右和實(shí)驗(yàn)空間允許的最大距離處放置，并盡量放置于最低處，即觀測角接近一45。，和最高處，即觀測角接近+ 45°的不同位置。這樣的點(diǎn)用于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，可以保證得到的轉(zhuǎn)換公式能最大限度 的適用于所有的測量點(diǎn)。步驟4丄2、激光雷達(dá)掃描儀和電子經(jīng)緯儀分別測量公共標(biāo)志點(diǎn)， 分別得到公共標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)；歩驟4丄3、根據(jù)公共點(diǎn)在兩種儀器的測量坐標(biāo)系下的測量值， 利用迭代解算的方法可以得到兩個(gè)坐標(biāo)系關(guān)系，主要包括坐標(biāo)系角度 旋轉(zhuǎn)和坐標(biāo)系平移，按照這種關(guān)系電子經(jīng)緯儀坐標(biāo)系下的點(diǎn)就可以轉(zhuǎn) 換到激光雷達(dá)掃描儀坐標(biāo)系下；步驟4.2、電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)的測量值的轉(zhuǎn)換；利用上述的關(guān)系， 將電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)得到的測量值的轉(zhuǎn)換為激光雷達(dá)掃描儀坐標(biāo)系下 的值，得到轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)值(x,轉(zhuǎn)，y1K， z轉(zhuǎn))，(X2轉(zhuǎn)，y2ft， 22轉(zhuǎn)) (Xn轉(zhuǎn)，yn轉(zhuǎn)，Zn轉(zhuǎn))；步驟5、經(jīng)轉(zhuǎn)換的電子經(jīng)緯儀測量值與其標(biāo)準(zhǔn)值比較，并通過以 下步驟，分析得到電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的測量偏差及測量不確定度評 估；歩驟5.1、點(diǎn)集比較轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)值進(jìn)行比較Axiii轉(zhuǎn)-Xi標(biāo)，Z\yi 二yi轉(zhuǎn)-yi標(biāo)，Azi ^Zi轉(zhuǎn)-z;標(biāo)，z' = l "， 步驟5.2、求得轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)值的空間坐標(biāo)綜合偏差，D,. = V( Ax,.)2+(A》2+( Az》2 ，" 1 "； 步驟5.3、標(biāo)準(zhǔn)極徑計(jì)算激光雷達(dá)測量儀測得的各測量靶標(biāo)極<formula>formula see original document page 15</formula>. 步驟5.4、空間坐標(biāo)測量相對誤差計(jì)算；測量靶標(biāo)P,的空間坐標(biāo)綜合偏差D,與其標(biāo)準(zhǔn)極徑的比值A(chǔ)/丄,即為電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對該點(diǎn)的空間坐標(biāo)測量相對誤差。 D,/丄,，1)2/丄2，…，z^//^，……中的最大值即為電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)空間坐標(biāo)測量的最大相對誤差。
權(quán)利要求
1.一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)，其特征在于靶標(biāo)整體為鋼球經(jīng)過加工得到的半球或球缺，鋼球由于加工而具有一個(gè)經(jīng)過球心的端面，在此端面上粘貼有環(huán)形目標(biāo)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn) 用靶標(biāo)，其特征在于所述靶標(biāo)為一個(gè)沿鋼球最大截圓平面切入八分 之五的深度，然后沿與最大截圓平面呈120。方向進(jìn)行切除所形成的球 缺。
3. 如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)，其特征在于環(huán)形目標(biāo)為紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)，其圖 案為三個(gè)同心圓，中心畫有十字線，紙質(zhì)環(huán)形目標(biāo)與鋼球同心。
4. 一種放置如權(quán)利要求1所述靶標(biāo)的底座，其特征在于底座 采用圓柱形鋼加工而成，圓柱一端有加工出的放置靶標(biāo)的孔，孔的外 邊緣有倒出的與靶標(biāo)相配合的光滑圓角，孔的內(nèi)部有加工出的階梯 孔，階梯孔中裝有稀土磁石。
5. —種安裝如權(quán)利要求1所述耙標(biāo)的基準(zhǔn)尺，包括測量桿，工 裝，手柄部分，其特征在于工裝固連在測量桿兩端，為L形鋼，長 邊中心加工有階梯孔，L形鋼短邊中心加工有沉孔。
6. —種如權(quán)利要求5所述的一種安裝如權(quán)利要求1所述靶標(biāo)的 基準(zhǔn)尺，其特征在于基準(zhǔn)尺長度在900mm 1100mm之間，測量桿部分采用碳纖維材料。
全文摘要
本發(fā)明是一種電子經(jīng)緯儀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)用靶標(biāo)、底座和基準(zhǔn)尺，旨在滿足電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)在水平360°，俯仰±45°角度內(nèi)，沿任意方向在數(shù)十米范圍上進(jìn)行校準(zhǔn)的需要。其中靶標(biāo)為軸承鋼球經(jīng)過線切割加工而成的半球或球缺；包括粘貼有紙質(zhì)環(huán)形標(biāo)志的端面，及一種放置如上所述靶標(biāo)的底座，一種安裝如上所述靶標(biāo)的基準(zhǔn)尺。本發(fā)明滿足了電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)在水平360°，俯仰±45°角度內(nèi)，沿任意方向在數(shù)十米范圍上進(jìn)行校準(zhǔn)的需要，并且，應(yīng)用于校準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值可以用精度更高的儀器，如激光雷達(dá)掃描儀實(shí)時(shí)的修正，以保證高的校準(zhǔn)精度和降低對基準(zhǔn)放置點(diǎn)環(huán)境的依賴。
文檔編號G01B7/00GK101655343SQ200810147440
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者勇 劉, 芳 方, 晴 殷, 沈兆欣, 燕 賀, 陳曉暉 申請人:北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所