基於空間角度交會測量網路的大範圍位姿測量方法研究

《基於空間角度交會測量網路的大範圍位姿測量方法研究》是依託西安交通大學，由劉志剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於空間角度交會測量網路的大範圍位姿測量方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉志剛
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

針對大型裝備製造、裝配過程需要解決的大範圍目標位姿估計問題，本項目旨在研究探索基於空間角度交會測量網路的目標位姿測量理論與測量精度評價方法。在已有預研基礎上，進一步深入研究空間角度交會測量網頸槓絡測量原理，研究光電感測兵騙應器幾何結構與光電信號峰值特徵時間的轉換，以及發射機網路時間基準高精度同步傳輸機制。在此基礎上，研究在空間角度交會測量網路系統下的不確定度表達方式，揭示不確定度在不同類型測量模型、非線性擬合、空間坐標變換過程中合成、傳遞規律，建立測量網路覆蓋空間不確定度分布模型。研究發射機網路拓撲結構變化對覆蓋空間不確定度分布的影響規律，研究發射機網路拓撲結構的約束多目標最佳化問題。研究目標位姿信息度量方法，識別對目標位姿估計精度影響多戶辨堡最大的關鍵幾何特徵點集，以此為依據確定光電感測器在目標上設定。以信息增益為依據，研究目標移動中發射機自適應配置。為大型裝備製造、裝配提供一種新的位姿線上測量方法。狼漏灶

結題摘要

現場大尺寸空間精密定位與坐標測量是飛機、船舶等重大裝備裝配過程中的關鍵問題之一。本課題研究一種新型的非正交坐標系下的大尺寸空間精密定位方法，該方法結合光電經緯儀空間角度前方交會測量與GPS定位原理，實現了大尺寸範圍內被測構件低成本、高精度、多目標並行線上定位。測量系統由發射機網路和光電感測器組成，其工作猶如“GPS系統”，雷射發射機如同“太空中的衛星”，每台發射機上的旋轉雷射平面對整個測量空間進行掃描，具有特定幾何形狀的光電感測器如同“GPS接收機”，用來接收雷射掃描信號，將空間角度的測量變換為時間的精密測量，根據空間角度前方交會原理確定光電感測器的三維空間坐標。研永慨永宙究內容包括：空間角度交會測量模型和標定方法，空間角度-精密時間測量變換與光電感測方法，多發射機掃描信號辨識與特徵時間計算方法，以及現場測量不確定度評估方法。在空間角度交會網路定位系統位姿基礎上，研究了移動式三坐標測量系統，研贈翻糠究了手持式測頭的位姿測量模型與標定方法、研製了攜帶型三坐標光電測頭，開展了相關套用試驗，試驗結果證明了測量方法的有效性；在研製大型構件數位化自動裝配系統基礎上，研究了基於空間角度交會測量網路的大型構件裝配位姿線上測量方法；同時以空間角度交會測量網路為基礎，開展了集成末端三維雷射成像設備的大尺寸空間組合式測量方法及相關實驗。為了進一步提高定位系統精度，研究了一種基於空間距離交會定位的高精度GPS系統，根據多站式雷射目標跟蹤與高精度絕對測距，確定目標點的三維空間位置，避免了空間角度測量誤差隨測量範圍增大引起的誤差放大問題。研究了外腔可調諧半導體雷射器光頻掃描的高精度干涉絕對測距方法，提出了一種光頻掃描過程由PZT非線性驅動引起的干涉條紋相位測量誤差修正方法，提出了一種光纖組量程擴增的絕對測距方法，為有效解決了大尺寸測量範圍的高精度絕對測距提供兵只灑了一種有效方法。