CN104581150B - 一种定位与误差补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种定位与误差补偿方法，根据待测空间分布式相机的构型定制专用支撑架，在支撑架上相应位置安装若干面平面反射镜，用干涉仪精确调整各平面反射镜法线之间的夹角，使之在0.5″之内，然后将支撑架整体置于支撑平台上组成高精度定位与误差补偿装置，最后调整支撑架与支撑平台至测试状态，利用精密测角仪完成对平行光管的高精度定位与误差补偿。使用该测试装置可使遥感相机视轴夹角测试及CCD线阵平行性测试中，平行光管的定位精度达到1″，并在三线阵相机集成测试中得到应用，且经过在轨检验。

Description

一种定位与误差补偿方法

技术领域

本发明属于航天光学遥感器技术领域，涉及一种定位与误差补偿方法，可适用于空间分布式遥感相机视轴夹角测试及CCD线阵平行性测试中，三维空间内平行光管高精度定位与误差补偿。

背景技术

传输型大比例尺立体测绘相机通常为两线阵或三线阵的形式，由两台或三台测绘相机组成，且两台或三台相机之间呈空间夹角分布。这种相机构型要求在相机研制中必须精确标定两台或三台相机之间的交会角，并要保证各台相机的CCD之间的平行性。

目前，要精确标定传输型相机之间的视轴夹角一般需利用平行光管进行测试，如平行光组法、大口径平行光管法等。为了满足大比例尺测绘需求，立体测绘相机在朝着长焦距、大口径方向发展。对于口径较大、自重较大的相机，利用高精度的二维转台及中等口径平行光管是精确标定相机间视轴夹角的首选方式。为了保证测试精度，必需对测试用平行光管进行精确定位，这就需要专用测试装置控制平行光管的平移和升降，并对其误差进行补偿。

测试各台相机的CCD线阵平行性时，需通过平行光管焦面位置架设检测设备观测各台相机的CCD，从而对相机线阵平行性进行测试。由于各台相机不共面，在测试中也需要专用测试装置控制平行光管的平移和升降，保证平行光管高精度定位。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种定位与误差补偿方法，实现了三维空间内平行光管高精度定位与误差补偿。

本发明的技术方案：一种定位与误差补偿方法，步骤如下：

1)建立定位与误差补偿装置，该装置包括第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、平行光管、支撑架、平移导轨、可升降支撑平台和二维调节机构；可升降支撑平台与支撑架通过平移导轨相连，第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜通过二维调节机构安装固定到支撑架上，平行光管架设到支撑架上；确定第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜之间的位置，其中第一平面反射镜与第二平面反射镜之间的高度差为待测后视相机与待测正视相机间的高度差；第一平面反射镜与第二平面反射镜之间的距离L1为待测前视相机与待测正视相机光轴之间水平距离，第二平面反射镜与第三平面反射镜之间的距离L2为待测前视相机与待测后视相机之间的水平距离；通过二维调节机构调整第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜，使三块平面反射镜的法线之间的夹角在0.5″之内，并将二维调节机构注胶固封；

2)调整支撑架、平移导轨、支撑平台及待测前视相机，使平行光管的光轴与待测前视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第二平面反射镜进行自准直，调节精密测角仪，使其读数在1″之内，记录精密测角仪读数A(x，y)，作为待测前视相机的基准；

3)调整支撑架、平移导轨、支撑平台及待测正视相机，使平行光管的光轴与待测正视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第一平面反射镜进行自准直，记录精密测角仪读数B(x，y)，作为待测正视相机的基准；

4)调整支撑架、平移导轨、支撑平台及待测正视相机，使平行光管的光轴与待测后视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第三平面反射镜进行自准直，记录精密测角仪读数C(x，y)，作为待测后视相机的基准；

5)后续进行每次待测相机视轴夹角及CCD线阵平行性测试的过程中，调节支撑架，使三台待测相机对应的三个平面反射镜的自准直读数分别与上述基准相同。

所述精密测角仪为德国MOLLER-HR精密测角仪。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)使用该装置应用在空间分布式遥感相机视轴夹角测试中，可避免加工技术难度较大的大口径平行光管及大承载高精度的多维转台。该装置降低了定位装置的维度，只需升降和平移，不需要旋转操作，可显著降低测试设备的加工生产难度及测试成本；

(2)使用该装置应用在空间分布式遥感相机视轴夹角测试中，装置中的三块平面镜使用了高精度的干涉仪作为测试手段，精密测角仪作为监测手段，从而使测试中由平行光管的平移和升降引入角度误差在1″以内；

(3)使用该装置应用在空间分布式遥感相机视轴夹角测试中，在精密测角仪的监视下可对专用支撑架及高精度平移导轨进行精密调整，从而可对由平行光管的微小位移引入角度误差进行补偿，提高遥感相机视轴夹角的测试精度。

附图说明

图1为本发明装置的构建及使用流程图；

图2为本发明装置结构示意图后视图；

具体实施方式

本发明的基本思路是：定制专用测试设备，利用干涉仪及精密测角仪来实现空间分布相机视轴夹角测试及CCD线阵平行性测试中，平行光管的高精度定位及误差补偿。装置的构建及使用流程如图1所示，装置的结构示意图后视图如图2所示。具体实施方式如下：

步骤(1)建立定位与误差补偿装置，可升降支撑平台7与支撑架5通过平移导轨6相连，第一平面反射镜1、第二平面反射镜2、第三平面反射镜3通过二维调节机构8安装固定到支撑架5上，平行光管4架设到支撑架5上；其中第一平面反射镜1与第二平面反射镜2之间的高度差为待测后视相机与待测正视相机间的高度差；第一平面反射镜1与第二平面反射镜2之间的距离L1为待测前视相机与待测正视相机光轴之间水平距离，第二平面反射镜2与第三平面反射镜3之间的距离L2为待测前视相机与待测后视相机之间的水平距离；

步骤(2)用干涉仪测试步骤(1)中安装在专用支撑架5上的三块平面反射镜第一平面反射镜1、第二平面反射镜2与第三平面反射镜3，使三块平面反射镜的法线之间的夹角在0.5″之内(此处应保证所用干涉仪口径至少可以覆盖两块平面镜，即至少可覆盖L1和L2以及L2和L3)，然后将二维调节机构8注胶固封；

步骤(3)调整支撑架5、平移导轨6、支撑平台7及待测前视相机，使平行光管4的光轴与待测前视相机的视轴平行；用一台精密测角仪对准第二平面反射镜2进行自准直，调节精密测角仪，使其读数在1″之内，记录精密测角仪读数A(x，y)，作为待测前视相机的基准；步骤(4)调整支撑架5、平移导轨6、支撑平台7及待测正视相机，使平行光管4的光轴与待测正视相机的视轴平行；用一台精密测角仪对准第一平面反射镜1进行自准直，记录精密测角仪读数B(x，y)，作为待测正视相机的基准；

步骤(5)调整支撑架5、平移导轨6、支撑平台7及待测后视相机，使平行光管4的光轴与待测后视相机的视轴平行；用一台精密测角仪对准第一平面反射镜1进行自准直，记录精密测角仪读数B(x，y)，作为待测后视相机的基准；

步骤(6)后续进行每次待测相机视轴夹角及CCD线阵平行性测试过程中，调节支撑架5，使三台待测相机对应的三个平面反射镜的自准直读数分别与上述基准相同。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

Claims (1)

1.一种定位与误差补偿方法，其特征在于步骤如下：

1)建立定位与误差补偿装置，该装置包括第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)、第三平面反射镜(3)、平行光管(4)、支撑架(5)、平移导轨(6)、可升降支撑平台(7)和二维调节机构(8)；可升降支撑平台(7)与支撑架(5)通过平移导轨(6)相连，第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)、第三平面反射镜(3)通过二维调节机构(8)安装固定到支撑架(5)上，平行光管(4)架设到支撑架(5)上；确定第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)、第三平面反射镜(3)之间的位置，其中第一平面反射镜(1)与第二平面反射镜(2)之间的高度差为待测后视相机与待测正视相机间的高度差；第一平面反射镜(1)与第二平面反射镜(2)之间的距离L1为待测前视相机与待测正视相机光轴之间水平距离，第二平面反射镜(2)与第三平面反射镜(3)之间的距离L2为待测前视相机与待测后视相机之间的水平距离；通过二维调节机构(8)调整第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)、第三平面反射镜(3)，使三块平面反射镜的法线之间的夹角在0.5″之内，并将二维调节机构(8)注胶固封；

2)调整支撑架(5)、平移导轨(6)、支撑平台(7)及待测前视相机，使平行光管(4)的光轴与待测前视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第二平面反射镜(2)进行自准直，调节精密测角仪，使其读数在1″之内，记录精密测角仪读数A(x，y)，作为待测前视相机的基准；

3)调整支撑架(5)、平移导轨(6)、支撑平台(7)及待测正视相机，使平行光管(4)的光轴与待测正视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第一平面反射镜(1)进行自准直，记录精密测角仪读数B(x，y)，作为待测正视相机的基准；

4)调整支撑架(5)、平移导轨(6)、支撑平台(7)及待测后视相机，使平行光管(4)的光轴与待测后视相机的视轴平行；用精密测角仪对准第三平面反射镜(3)进行自准直，记录精密测角仪读数C(x，y)，作为待测后视相机的基准；

5)后续进行每次待测相机视轴夹角及CCD线阵平行性测试的过程中，调节支撑架(5)，使三台待测相机对应的三个平面反射镜的自准直读数分别与上述基准相同。