CN103017682A - 一种测距仪测量大型结构几何形状的方法 - Google Patents

一种测距仪测量大型结构几何形状的方法 Download PDF

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薛健
杜成忠
余勇华
邱金成
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Abstract

本发明涉及一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，它包括以下步骤：步骤一、选取空间一点建立激光测距仪测量系统所需要的坐标参考系；步骤二、选取三个测量点采用激光测距仪测量被测点的距离数据，选取的测量点的三维坐标分别为（a1、b1、c1）、（a2、b2、c2）、（a3、b3、c3），激光测距仪采集到的距离数据分别为d1、d2、d3；步骤三、根据步骤二得到三个测量点的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到被测点的空间三维坐标值。本发明一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，它运用激光测距仪测量系统来实现目标距离的测定，并对激光测距仪测量系统所测数据进行三维坐标的转换，从而得到被测点精确的空间三维坐标。

Description

一种测距仪测量大型结构几何形状的方法
技术领域
本发明涉及一种基于坐标变换的三维坐标测量方法，具体是一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，属于测量技术领域。
背景技术
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距仪测量系统的仪器设站非常方便和灵活，测程较远，是目前使用最为广泛的测距仪，实际上在100m范围内的精度可达到±0.5mm左右，因此特别适用于钢架结构测量和造船工业等中等精度要求的情况。
但是在实际大型结构几何形状测量过程中，仅依靠激光测距仪是无法得出被测点精确的空间三维坐标的，原因是激光测距仪只能测量被测点与测量点之间的距离。目前测量上主要依靠全站仪对被测点三维坐标进行测量，但是由于全站仪价格相对激光测距仪成本较高，而且全站仪在测量时角度误差也不易控制，误差较大，因此被测点的三维坐标精度依然不能得到保证。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，它运用激光测距仪测量系统来实现目标距离的测定，并对激光测距仪测量系统所测数据进行三维坐标的转换，从而得到被测点精确的空间三维坐标。
本发明的目的是这样实现的：一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、选取空间一点建立激光测距仪测量系统所需要的坐标参考系；
步骤二、选取至少三个测量点采用激光测距仪测量被测点的距离数据，选取的测量点相对于步骤一建立的坐标参考系的三维坐标分别为（a1、 b1、 c1）、（a2、 b2、 c2）、（a3、 b3、 c3）…（an、 bn、 cn），激光测距仪采集到的距离数据分别为d1 、d2 、d3…dn；
步骤三、当测量点为三个时，根据步骤二得到三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值。
当测量点数量大于三个时，以三个测量点为一组进行排列组合，每一组根据该组三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到一个被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值，所有组得到的被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值采用最小二乘法参数估计、回归分析法对数据进行处理，得到最终的被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，它运用激光测距仪测量系统来实现目标距离的测定，并对激光测距仪测量系统所测数据进行三维坐标的转换，从而得到被测点精确的空间三维坐标，该方法操作简单，仪器设备成本低，测量精度高。
附图说明
图1为本发明实施例中得到的测量示意图。
图2为本发明实施例中所用到的三维坐标转换软件界面。
图3为本发明实施例中三维坐标转换后所得到的结果。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例包括如下步骤：
步骤一、选取空间一点建立激光测距仪测量系统所需要的坐标参考系（靶标）；
步骤二、选取至少三个测量点采用激光测距仪测量被测点的距离数据，选取的测量点相对于步骤一建立的坐标参考系的三维坐标分别为（a1、 b1、 c1）、（a2、 b2、 c2）、（a3、 b3、 c3）…（an、 bn、 cn），激光测距仪采集到的距离数据分别为d1 、d2 、d3…dn；
步骤三、当测量点数量为三个时，根据步骤二得到三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值；
当测量点数量大于三个时，以三个测量点为一组进行排列组合，每一组根据该组三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到一个被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值，所有组得到的被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值采用最小二乘法参数估计、回归分析法等技术对数据进行处理，以减弱干扰量对测量结果可靠性的影响。
所述最小二乘法参数估计具体为：对最小二乘法参数估计中，未知数个数应等于待估参数的个数，且应相互独立，该方法不受测量值误差分布的影响，因而是一种有效的方法，得到了广泛的应用。
所述回归分析法具体为：利用数理统计原理，对大量的统计数据进行数学处理，并确定用变量与某些自变量之间的相关关系，建立一个相关性较好的回归方程，并加以外推。

Claims (2)

1.一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、选取空间一点建立激光测距仪测量系统所需要的坐标参考系；
步骤二、选取三个测量点采用激光测距仪测量被测点的距离数据，选取的测量点相对于步骤一建立的坐标参考系的三维坐标分别为（a1、 b1、 c1）、（a2、 b2、 c2）、（a3、 b3、 c3），激光测距仪采集到的距离数据分别为d1 、d2 、d3；
步骤三、根据步骤二得到三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值。
2.一种测距仪测量大型结构几何形状的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、选取空间一点建立激光测距仪测量系统所需要的坐标参考系；
步骤二、选取大于三个测量点采用激光测距仪测量被测点的距离数据，选取的测量点相对于步骤一建立的坐标参考系的三维坐标分别为（a1、 b1、 c1）、（a2、 b2、 c2）、（a3、 b3、 c3）…（an、 bn、 cn），激光测距仪采集到的距离数据分别为d1 、d2 、d3…dn；
步骤三、以三个测量点为一组进行排列组合，每一组根据该组三个测量点相对于选定坐标参考系的三维坐标以及三个激光测距仪采集到的距离数据，通过坐标转换得到一个被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值，所有组得到的被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值采用最小二乘法参数估计、回归分析法对数据进行处理，得到最终的被测点相对于选定坐标参考系的空间三维坐标值。
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