三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)及其在航天器檢測(cè)中的應(yīng)用

　　每個(gè)物方點(diǎn)有三個(gè)未知數(shù),因此每點(diǎn)至少需要用兩臺(tái)經(jīng)緯儀觀測(cè)水平角和天頂距,或一臺(tái)全站儀測(cè)角測(cè)距,就可進(jìn)行在線測(cè)量,且測(cè)量坐標(biāo)均在統(tǒng)一的測(cè)量坐標(biāo)系中。

　　需要說明的是,對(duì)于既有角度觀測(cè)值,又有距離觀測(cè)值的誤差方程,由于角度和距離觀測(cè)精度的不同,需要選取一個(gè)合適的權(quán)陣P,觀測(cè)值的權(quán)可以根據(jù)儀器的驗(yàn)前觀測(cè)精度來選取。

　　5　系統(tǒng)精度測(cè)試與應(yīng)用

　　5.1　系統(tǒng)精度測(cè)試

　　在實(shí)驗(yàn)室,我們用4臺(tái)儀器(3臺(tái)T3000和1臺(tái)T2000S)布設(shè)成四邊形測(cè)站網(wǎng)。為了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量的誤差,將基準(zhǔn)尺(標(biāo)定長(zhǎng)度為900.706±0.008 mm)在測(cè)站網(wǎng)包容范圍內(nèi)(6m×5m×2m)的前后左右上下共放置了10個(gè)位置。每個(gè)點(diǎn)均用交會(huì)圖形比較好的三臺(tái)儀器測(cè)量;然后,根據(jù)基準(zhǔn)尺兩端點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出基準(zhǔn)尺的實(shí)測(cè)長(zhǎng)度,結(jié)果見表1。

　　由上表數(shù)據(jù)可統(tǒng)計(jì)出所測(cè)基準(zhǔn)尺平均長(zhǎng)度為900.739mm,與標(biāo)定長(zhǎng)度差值為0.033mm。影響系統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量不確定度的因素甚多,主要有儀器測(cè)角誤差、經(jīng)緯儀之間的基線長(zhǎng)短、交會(huì)圖形的好壞以及人眼照準(zhǔn)誤差等。所以一直沒有一個(gè)精確的誤差評(píng)定模型,文獻(xiàn)[2,3,8]經(jīng)測(cè)試認(rèn)為,在5米范圍內(nèi),最點(diǎn)位測(cè)量精度可達(dá)到0.05mm。

　　5.2　實(shí)際應(yīng)用

　　我們已將經(jīng)緯儀/全站儀三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)MetroIn成功應(yīng)用在航天器推進(jìn)艙圓度檢測(cè)、天線面形測(cè)量、三峽大壩1號(hào)機(jī)組座環(huán)檢測(cè)和大型閘門的安裝與檢測(cè)等項(xiàng)目中[2],下面是對(duì)某航天器推進(jìn)艙的測(cè)量結(jié)果。

　　我們用6臺(tái)T3000電子經(jīng)緯儀組成三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),對(duì)某航天器推進(jìn)艙(直徑約3m)后端框的圓度進(jìn)行測(cè)量。每10°粘貼一個(gè)測(cè)量標(biāo)志,整圓共測(cè)了36個(gè)點(diǎn),用36個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)按最小二乘法擬合圓,然后計(jì)算出對(duì)徑方向的18條直徑的數(shù)值,在溫度為20℃和34℃兩種狀態(tài)下分別各測(cè)了兩次,并且和傳統(tǒng)的數(shù)控鏜銑床打表法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較,18條直徑統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表2。從上表數(shù)據(jù)可看出,經(jīng)緯儀三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)測(cè)量精度很好,重復(fù)測(cè)量差值為0.05mm,而傳統(tǒng)的數(shù)控鏜銑床打表法測(cè)量的則為0.43mm。

　　6　結(jié)　　論

　　非接觸式大尺寸柔性三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)MetroIn是國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的、基于多臺(tái)傳感器的經(jīng)緯儀/全站儀三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),其測(cè)量范圍從幾米到幾十米,測(cè)量精度在0.05毫米至亞毫米級(jí),和傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)相比,它不需工作臺(tái)和導(dǎo)軌,便于攜帶和安裝,可在被測(cè)物體加工過程或安裝現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行非接觸測(cè)量,該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于航天器推進(jìn)艙圓度檢測(cè)、天線面形測(cè)量、三峽大壩1號(hào)機(jī)組座環(huán)檢測(cè)和大型閘門的安裝與檢測(cè)等項(xiàng)目中。

　　參考文獻(xiàn)

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　　3　黃桂平.多臺(tái)電子經(jīng)緯儀/全站儀構(gòu)成混合測(cè)量系統(tǒng)的研究與開發(fā):[碩士學(xué)位論文].鄭州:解放軍信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院,1999

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　　8　徐忠陽(yáng).工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)與應(yīng)用.計(jì)量技術(shù). 1996(6)