CN101339011A - 一种高精度测角方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度测角方法，首先将待测物体置于旋转平台上，然后将720齿分度台和391齿分度台组合置于旋转平台之上，并在720齿分度台和391齿分度台组合上放置平面反射镜；随后调整光电自准直仪，使其发出的测量光线瞄准平面反射镜；转动720齿分度台和391齿分度台组合，使其旋转一个角度，并记录此时的旋转角度值，随后反向转动旋转平台，使得光电自准直仪发出的测量光线重新瞄准平面反射镜上的同一瞄准位置，此时720齿分度台和391齿分度台组合的旋转角度值即为待测敏感器件转动过的角度值。本发明方法操作步骤简单，可实现整周角度的高精度测试。

Description

一种高精度测角方法

技术领域

本发明涉及一种测角方法，特别是一种用于航天遥感器装调和测试的大范围、高精度测角方法。

背景技术

航天遥感器在装调过程中，经常要进行大测量范围的角度测试，比如系统集成测试和内方位元素测试等。高精度大测量范围的角度测试是遥感相机研制过程中必不可少的手段之一，在光学检测、装调过程中起着重要的作用，主要用于相机系统联调、相机内方位元素(测绘相机)及夹角测试相机系统检测等各个环节，角度测量精度直接影响到相机的质量。随着对遥感器分辨率要求的日益提高，航天遥感器在向着长焦的方向发展，必然会使得遥感器的体积逐渐变大，成像质量的要求也逐步提高，从而对装调和测试的精度要求也日益提高。这样，就会对测角装置的承载能力以及测角精度有更大的要求。

目前对于大承载能力测角的解决办法，一般通过提高回转轴系稳定性，利用光栅测角的方法，如由陶卫、浦昭邦、孙运斌在2002年第23期第2卷《激光杂志》上发表的“角度测量技术的发展”一文，或者由孙方金在1986年第7期第4卷《计量学报》上发表的“精密测角转台”一文中所述的测角方法。采用这种方法的测角装置，承载能力一般可以达到1500kg甚至更大，但是其测角精度一般都在1″以下。对于高精度的装调和测试来说，1″的测角精度已然不能满足目前的使用要求，比如遥感器的几何精度标定，就要求测角精度能够达到0.4″，甚至更高。而目前能够实现0.5″以下测角精度的测量方法，如蔡淑璋、景芳盛编著的，由中国计量出版社1986年出版的《光电自准直仪及其应用》和《多齿分度台》中介绍的测量方法，其角度测量范围小(一般为分级以下)或者承载能力为百公斤以下，无法满足大负载、宽范围角度测量的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测量精度高、测量范围广、承载能力大的测角方法。

本发明的技术解决方案是：一种高精度测角方法，步骤如下：

(1)将待测物体置于旋转平台上；

(2)将720齿分度台和391齿分度台组合置于旋转平台上，并在720齿分度台和391齿分度台组合上放置平面反射镜；

(3)调整光电自准直仪，使其发出的测量光线瞄准平面反射镜；

(4)转动720齿分度台和391齿分度台组合，使其旋转一个角度，并记录此时的旋转角度值；

(5)反向转动旋转平台，使得光电自准直仪发出的测量光线重新瞄准平面反射镜上与步骤(3)相同的瞄准位置；

(6)步骤(4)中720齿分度台和391齿分度台组合的旋转角度值即为待测敏感器件转动过的角度值。

所述的720齿分度台和391齿分度台组合的水平转轴与旋转平台的水平转轴同轴。

所述步骤(3)中光电自准直仪发出的测量光线与平面反射镜的镜面垂直。

所述720齿分度台和391齿分度台组合可旋转的角度范围为0～360度。

所述旋转平台的承载能力可达1000kg以上，且能实现360度旋转。

所述待测敏感器件转动角度的精度δ由光电自准直仪的精度δ_p、720齿分度台精度δ_t1和391齿分度台精度δ_t2决定，关系式为： $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\mathrm{\δ}}_p^2+{({\mathrm{\δ}}_{t1}+{\mathrm{\δ}}_{t2})}^2}\·$

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明通过720齿分度台和391齿分度台组合和旋转平台相配合，实现了宽范围角度测量，角度测试范围可达360°；

2、本发明方法采用旋转、承载功能和测角功能分开实现的方案，解决了以往大承载、大测角范围不能实现高精度测试的问题，能够实现整周角度的高精度测试；

3、本发明方法通过平面反射镜与光电自准直仪相配合确定角度测量基准，方法简便、测试精度高；

4、本发明旋转平台能够承载1000kg以上被测物体，可实现大负载测量。

附图说明

图1为本发明测角方法的流程框图；

图2为本发明测角方法中测角装置的结构组成图。

具体实施方式

如图1所示为本发明测角方法的流程框图，图2为本发明方法所用测角装置的结构组成图，其中1为平面反射镜、2为720齿分度台和391齿分度台组合、3为光电自准直仪、4为旋转平台。旋转平台提供旋转和承载功能，测角功能由720齿分度台和391齿分度台组合和光电自准直仪来实现。将被测物体置于旋转平台上，其位置可任意选取，将720齿分度台和391齿分度台组合置于旋转平台上，并在720齿分度台和391齿分度台组合上放置平面反射镜，放置时应使得720齿分度台和391齿分度台组合的水平转轴与旋转平台的水平转轴同轴。

测试时，使得光电自准直仪发出的测量光线瞄准平面反射镜，本实施例中为垂直关系，当720齿分度台和391齿分度台组合转动一个小角度时，光电自准直仪发出的测量光线与平面反射镜1不再垂直，此时反向转动旋转平台，使得光电自准直仪发出的测量光线再次垂直于平面反射镜，记下此时720齿分度台和391齿分度台组合旋转的角度数值，即为旋转平台转过的角度，该值也为被测物体旋转过的角度值。

本发明的测角方法，其测量精度取决于光电自准直仪、720齿分度台和391齿分度台的测角精度。设光电自准直仪的精度为δ_p，720齿分度台精度为δ_t1，391齿分度台精度为δ_t2，被测相机角度测量精度为δ，根据误差原理，有关系式 $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\mathrm{\δ}}_p^2+{({\mathrm{\δ}}_{t1}+{\mathrm{\δ}}_{t2})}^2}\·$

选取平面反射镜的直径大于40mm，可以使得本发明所用的光电自准直仪测角精度优于0.06″，而选取的720齿分度台和391齿分度台的测角精度均为0.15″，所以本发明可以实现的测角精度优于0.31″，而且能够实现360°范围的测角。

本发明中的旋转平台用以提供承载和旋转功能，其承载能力可以达到1000kg，且能够进行360°旋转。

本发明可以实现大负载、大测角范围、高精度测角，作为通用测角技术，不但可应用于航天遥感器的角度测量，比如拼接、系统集成测试和内方位元素测试等，而且可以广泛应用于其他领域的角度测量。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1、一种高精度测角方法，其特征在于步骤如下：

(1)将待测物体置于旋转平台上；

(2)将720齿分度台和391齿分度台组合置于旋转平台上，并在720齿分度台和391齿分度台组合上放置平面反射镜；

(3)调整光电自准直仪，使其发出的测量光线瞄准平面反射镜；

(4)转动720齿分度台和391齿分度台组合，使其旋转一个角度，并记录此时的旋转角度值；

(5)反向转动旋转平台，使得光电自准直仪发出的测量光线重新瞄准平面反射镜上与步骤(3)相同的瞄准位置；

(6)步骤(4)中720齿分度台和391齿分度台组合的旋转角度值即为待测敏感器件转动过的角度值。

2、根据权利要求1所述的一种高精度测角方法，其特征在于：所述的720齿分度台和391齿分度台组合的水平转轴与旋转平台的水平转轴同轴。

3、根据权利要求1所述的一种高精度测角方法，其特征在于：所述步骤(3)中光电自准直仪发出的测量光线与平面反射镜的镜面垂直。

4、根据权利要求1所述的一种高精度测角方法，其特征在于：所述720齿分度台和391齿分度台组合可旋转的角度范围为0～360度。

5、根据权利要求1所述的一种高精度测角方法，其特征在于：所述旋转平台的承载能力可达1000kg以上，且能实现360度旋转。

6、根据权利要求1所述的一种高精度测角方法，其特征在于：所述待测敏感器件转动角度的精度δ由光电自准直仪的精度δ_p、720齿分度台精度δ_t1和391齿分度台精度δ_t2决定，关系式为： $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\mathrm{\δ}}_p^2+{({\mathrm{\δ}}_{t1}+{\mathrm{\δ}}_{t2})}^2}.$