CN108871207A - 一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法，有效消除了现有装置中y方向上的阿贝误差，并且装调更为简便，适合多型号基准尺的标定。本发明包括位于带有矩形槽的花岗岩长导轨上的气浮滑块、位于花岗岩长导轨矩形槽一端的激光干涉仪、分光镜及干涉镜组、位于气浮滑块上的反射镜及变倍相机三部分组成，根据被标定基准尺的长度，在测量前调整基准尺支撑座位置并固定用来支撑待标定的基准尺，通过移动气浮滑块到相应标志点的位置来对基准尺进行标定。本发明的摄影测量基准尺长度标定装置适用于各种采用圆形标志点的基准尺长度的高精度标定，从而有效保证工业摄影测量的精度。

Description

一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法

技术领域

本发明涉及几何量测量技术领域，具体是一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法。

背景技术

在工业摄影测量中，基准尺的作用是提供长度基准。基准尺长度的精确性直接影响到测量结果的准确性，为保证工程应用中获取数据的质量，必须确保基准尺长度精确。为保证环境变化对基准尺长度影响很小,基准尺一般由碳纤维材料或铟钢材料制成。基准尺在尺的主体上涂有或固定有标志点。尺长可以定义为两个标志点之间的距离，由于一个基准尺可固定有多个标志点，所以可具有多个不同的尺长。

摄影测量系统中基准尺的标定可通过摄影测量法进行标定，但是目前国内还没有相关的权威标准，对摄影测量系统准确度的研究较为不成熟。摄影测量系统中长度测量的相对误差一般为1／100000～1／50000，所以当被测零件长度为1m时，测量误差的标准差为10～20μm。现有摄影测量系统基准尺标定装置一般由激光干涉仪、成像系统以及气体静压导轨构成，现有技术存在不足之处在于：

（1）基准尺与激光干涉仪的激光束不在同一条直线上，在y方向和z方向上均有阿贝误差；

（2）要求被测的两个标志点中心连线与导轨及激光干涉仪的激光束平行，装调困难。

发明内容

本发明的目的是对当前摄影测量基准尺的标定装置及使用方法做出进一步改进，提出一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法，以提高于摄影测量基准尺的标定装置的稳定性、基准尺测量前的准确定位、减少存在的阿贝误差。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：包括长边沿左右方向的平面封闭型长导轨，在长导轨内部有一沿左右方向的矩形槽，矩形槽中从左到右依次安装有有激光干涉仪调整云台、镜组安装架、第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台，所述激光干涉仪调整云台上安装有激光干涉仪激光器，镜组安装架上安装有分光镜及干涉镜组，第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台上分别安装有第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座；所述长导轨上位于第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台之间滑动安装有气浮支撑滑块，气浮支撑滑块上左侧固定有第一y-z两自由度微调平台、右侧固定有变倍相机安装架，第一y-z两自由度微调平台上固定有反射镜支撑台，反射镜支撑台上安装有反射镜，反射镜朝向镜组安装架上的分光镜及干涉镜组，变倍相机安装架上安装有变倍相机。

所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的分光镜及干涉镜组由镜组安装架调整沿z方向的位置及绕z方向的角度可调，第一y-z两自由度微调平台上的反射镜沿y、z方向的位置可进行微调，使得激光干涉仪发出的激光束与长导轨平行，且经分光镜分光后一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉。

所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座位置是可调的，根据待标定基准尺的长度调整第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座的位置，从而标定现有不同长度基准尺的长度。

所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：待标定基准尺与激光束的夹角通过沿y、z方向微调在第一、第二基准尺支撑座下的第二、第三y-z两自由度微调平台来实现。

所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的第一、第二基准尺支撑座上分别固定有一个用于支撑基准尺进行测量的高精度钢球。

所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述长导轨采用花岗岩长导轨，花岗岩长导轨通过花岗岩支撑台安装在花岗岩平板上。

一种摄影测量基准尺长度标定装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、预热所有设备，调整激光干涉仪调整云台、第一y-z两自由度微调平台，使得激光干涉仪发出的激光束与长导轨平行，且经分光镜分光后一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉；

（2）、调节变倍相机安装架，使变倍相机的光轴与Z轴平行；

（3）、选择一根摄影测量基准尺进行标定，粗侧基准尺的长度，根据基准尺的长度选择合适的第一、第二基准尺支撑座的位置，将摄影测量基准尺放置在第一、第二基准尺支撑座上，

（4）、移动气浮支撑滑块，使得变倍相机对准基准尺一端的标志点进行拍摄，再次移动气浮支撑滑块，将变倍相机对准基准尺的另一端标志点进行拍摄，对比两次拍摄的图像，用第二、第三y-z两自由度微调平台微调第一、第二基准尺支撑座，保证标志点应全部出现在图像上并保证标志点图像大小相同且尽量位于图像中部；

（5）、微调气浮支撑滑块，使得基准尺一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，同时将激光干涉仪的读数置零，然后移动并微调气浮支撑滑块，使得基准尺另一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，并记录激光干涉仪的读数l；

（6）、对基准尺左右两端两个标志点图像进行处理，确定两个标志点图像的中心位置，结合步骤（5）中第二次激光干涉仪的读数l，采用勾股定理求出标志点中心之间的距离，即为基准尺的长度。

本发明的优点是：

本发明有效消除了现有装置中y方向上的阿贝误差，并且装调更为简便，适用于各种采用圆形标志点的基准尺长度的高精度标定，从而有效保证工业摄影测量的精度。

附图说明

图1是本发明装置的主视装配图；

图2是本发明装置的俯视装配图；

图3是本发明利用激光测距原理标定基准尺长度示意图。

图中标号：1、激光干涉仪，2、激光干涉仪调整云台，3、分光镜及干涉镜组，4、镜组安装架，5、花岗岩长导轨，6、气浮支撑滑块，7、第一y-z两自由度微调平台，8、反射镜，9、反射镜支撑台，10、第二y-z两自由度微调平台，11、第三y-z两自由度微调平台，12、变倍相机，13、第一基准尺支撑座，14、第二基准尺支撑座，15、变倍相机安装架，16、花岗岩支撑台，17、花岗岩平板。

具体实施方式

具体实施方式：参见附图1、2、3，图1、2是本发明装置装配图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成及设计示意图。

本实施方式所述的一种摄影测量基准尺的标定装置包括激光干涉仪1、激光干涉仪调整云台2、分光镜及干涉镜组3、镜组安装架4、花岗岩长导轨5、气浮支撑滑块6、第一y-z两自由度微调平台7、反射镜8、反射镜支撑台9、第二y-z两自由度微调平台10、第三y-z两自由度微调平台11、变倍相机12、第一基准尺支撑座13、第二基准尺支撑座14、变倍相机安装架15。激光干涉仪调整云台2固定在花岗岩长导轨5矩形槽内左侧，激光干涉仪1安装在激光干涉仪调整云台2上，分光镜及干涉镜组3通过镜组安装架4安装在花岗岩长导轨5的矩形槽内且位于激光干涉仪调整云台2的右侧，气浮支撑滑块6滑动安装在花岗岩长导轨5上且位于镜组安装架4的右侧，反射镜8通过反射镜支撑台、第一y-z两自由度微调平台7安装在气浮支撑滑块6上，变倍相机12通过变倍相机安装架15安装在气浮支撑滑块6上，花岗岩长导轨5内部矩形槽面上有规律分布螺纹孔，第二y-z两自由度微调平台10和第三y-z两自由度微调平台11固定在花岗岩长导轨5内部矩形槽面上且位于气浮支撑滑块6的两侧，第一基准尺支撑座13固定在第二y-z两自由度微调平台上，第二基准尺支撑座14固定在第三y-z两自由度微调平台11上，花岗岩长导轨4通过花岗岩支撑台16安装在花岗岩平板17上。

本实施方式的技术效果是：有效消除y向阿贝误差，且根据待标定球杆长度，可以调整第二y-z两自由度微调平台10和第三y-z两自由度微调平台11在花岗岩长导轨内部凹槽面的固定螺纹孔位置，从而调整基准尺支撑座的位置，实现各种长度球杆的标定，不要求被测的两个标志点中心连线与导轨及激光干涉仪的激光束平行。

工作原理：

本发明进行摄影测量基准尺长度标定的具体步骤如下：

步骤一、预热所有设备，调整激光干涉仪调整云台、第一y-z两自由度微调平台，使得激光干涉仪发出的激光束与花岗岩长导轨平行，且经分光镜分光后一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉；

步骤二、调节变倍相机安装架，使变倍相机的光轴与Z轴平行；

步骤三、选择一根摄影测量基准尺进行标定，粗侧基准尺的长度，根据基准尺的长度选择合适的第一、第二基准尺支撑座的位置，将摄影测量基准尺放置在第一、第二基准尺支撑座上，

步骤四、移动气浮支撑滑块，使得变倍相机对准基准尺一端的标志点进行拍摄，再次移动气浮支撑滑块，将变倍相机对准基准尺的另一端标志点进行拍摄，对比两次拍摄的图像，用第二、第三y-z两自由度微调平台微调第一、第二基准尺支撑座，保证标志点应全部出现在图像上并保证标志点图像大小相同且尽量位于图像中部；

步骤五、微调气浮支撑滑块，使得基准尺一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与花岗岩长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，同时将激光干涉仪的读数置零，然后移动并微调气浮支撑滑块，使得基准尺另一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与花岗岩长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，并记录激光干涉仪的读数l；

步骤六、对基准尺左右两端两个标志点图像进行处理，确定两个标志点图像的中心位置在y向的差值Δy，结合步骤五中第二次激光干涉仪的读数l，采用勾股定理求出标志点中心之间的距离，即为基准尺的长度。

为减少误差，可重复步骤四至步骤六，将多次结果的平均值作为基准尺长度的标定值。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：包括长边沿左右方向的平面封闭型长导轨，在长导轨内部有一沿左右方向的矩形槽，矩形槽中从左到右依次安装有有激光干涉仪调整云台、镜组安装架、第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台，所述激光干涉仪调整云台上安装有激光干涉仪激光器，镜组安装架上安装有分光镜及干涉镜组，第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台上分别安装有第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座；所述长导轨上位于第二y-z两自由度微调平台和第三y-z两自由度微调平台之间滑动安装有气浮支撑滑块，气浮支撑滑块上左侧固定有第一y-z两自由度微调平台、右侧固定有变倍相机安装架，第一y-z两自由度微调平台上固定有反射镜支撑台，反射镜支撑台上安装有反射镜，反射镜朝向镜组安装架上的分光镜及干涉镜组，变倍相机安装架上安装有变倍相机。

2.根据权利要求1所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的分光镜及干涉镜组由镜组安装架调整沿z方向的位置及绕z方向的角度可调，第一y-z两自由度微调平台上的反射镜沿y、z方向的位置可进行微调，使得激光干涉仪发出的激光束与长导轨平行，且经分光镜分光后一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉。

3.根据权利要求1所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座位置是可调的，根据待标定基准尺的长度调整第一基准尺支撑座和第二基准尺支撑座的位置，从而标定现有不同长度基准尺的长度。

4.根据权利要求3所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：待标定基准尺与激光束的夹角通过沿y、z方向微调在第一、第二基准尺支撑座下的第二、第三y-z两自由度微调平台来实现。

5.根据权利要求3所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述的第一、第二基准尺支撑座上分别固定有一个用于支撑基准尺进行测量的高精度钢球。

6.根据权利要求1所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置，其特征在于：所述长导轨采用花岗岩长导轨，花岗岩长导轨通过花岗岩支撑台安装在花岗岩平板上。

7.一种权利要求1所述的一种摄影测量基准尺长度标定装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、预热所有设备，调整激光干涉仪调整云台、第一y-z两自由度微调平台，使得激光干涉仪发出的激光束与长导轨平行，且经分光镜分光后一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉；

（2）、调节变倍相机安装架，使变倍相机的光轴与Z轴平行；

（3）、选择一根摄影测量基准尺进行标定，粗侧基准尺的长度，根据基准尺的长度选择合适的第一、第二基准尺支撑座的位置，将摄影测量基准尺放置在第一、第二基准尺支撑座上，

（4）、移动气浮支撑滑块，使得变倍相机对准基准尺一端的标志点进行拍摄，再次移动气浮支撑滑块，将变倍相机对准基准尺的另一端标志点进行拍摄，对比两次拍摄的图像，用第二、第三y-z两自由度微调平台微调第一、第二基准尺支撑座，保证标志点应全部出现在图像上并保证标志点图像大小相同且尽量位于图像中部；

（5）、微调气浮支撑滑块，使得基准尺一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，同时将激光干涉仪的读数置零，然后移动并微调气浮支撑滑块，使得基准尺另一端标志点图像中心与整幅图像中心的连线与长导轨方向垂直，保证标志点受光均匀，使用变倍相机对标志点进行拍摄，并记录激光干涉仪的读数l；

（6）、对基准尺左右两端两个标志点图像进行处理，确定两个标志点图像的中心位置，结合步骤（5）中第二次激光干涉仪的读数l，采用勾股定理求出标志点中心之间的距离，即为基准尺的长度。