CN114353619B - 一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法 - Google Patents
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Abstract
一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法，将激光跟踪仪置于长标尺的轴线上，建立激光跟踪仪重力水平面，激光跟踪仪将第一个测量靶标位置与最后一个测量靶标位置之间的连线作为测量基准线；将长标尺上所有测量靶标的高度调整到该测量基准线上；有一个测量用的标准尺，该标准尺上设有两个标准靶标，已知标准尺上两个标准靶标的标准距离；用激光跟踪仪测量标准尺在空间不同姿态下两个标准靶标之间的距离，得到标准尺上两个标准靶标的平均测量值，将标准尺上两个标准靶标的标准距离与标准尺上两个标准靶标的平均测量值的比值作为标定测量靶标之间距离的修正系数。
Description
技术领域
本申请涉及长度计量校准技术领域，进一步涉及长标尺计量校准，具体是一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法。
背景技术
根据计量规范要求，大尺寸坐标类测量设备的示值误差校准需要使用长标尺，长标尺类型可以是刚性支架式或激光导轨式，受制于大尺寸激光导轨造价高昂的制约，一般建设刚性支架式大尺寸长标尺。刚性支架式长标尺含有基准平面和多个刚性支架，多个刚性支架相互平行，分别垂直固定在基准平面的同一水平轴线上，每个刚性支架的顶端设有一个测量靶标，对长标尺上测量靶标之间的距离如何准确标定是计量校准领域的难题。现有技术中，标定测量靶标之间距离的做法，一直以来存在两个问题，一是标定方法的准确性和可靠性；二是标定方法的量值溯源。常规采用单台激光跟踪仪一维测量标定，存在量值溯源和标定误差较大的问题；采用多台激光跟踪仪组网测量标定，存在技术难度和量值溯源问题，且该方法操作费时费力，资源消耗大，成本高。
发明内容
本发明通过实验分析，提出了一种刚性支架式大尺寸长标尺测量靶标之间距离的标定方法，解决了常规标定方法的准确性和量值溯源的问题，且方法操作简单，成本低。
一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法，该长标尺含有基准平面和多个刚性支架，多个刚性支架相互平行，分别垂直固定在基准平面的同一水平轴线上，每个刚性支架的顶端设有一个测量靶标，其特征在于标定测量靶标之间距离的做法包含以下内容：1)有一个激光跟踪仪，将激光跟踪仪置于长标尺的轴线上，与测量靶标等高，激光跟踪仪与第一个测量靶标的距离大于2.5米，建立激光跟踪仪重力水平面，该重力水平面与长标尺的基准平面平行；2)激光跟踪仪将第一个测量靶标位置与最后一个测量靶标位置之间的连线作为测量基准线；3)将长标尺上所有测量靶标的高度调整到该测量基准线上；4)有一个测量用的标准尺，该标准尺上设有两个标准靶标，已知标准尺上两个标准靶标的标准距离；5)用激光跟踪仪测量标准尺在空间不同姿态下两个标准靶标之间的距离，得到标准尺上两个标准靶标的平均测量值，将标准尺上两个标准靶标的标准距离与标准尺上两个标准靶标的平均测量值的比值作为标定测量靶标之间距离的修正系数；6)用激光跟踪仪测量出两个测量靶标之间的距离，将该距离乘以修正系数即为测量靶标之间的标定距离。
进一步地，标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离时，将标准尺置于第二测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在不同空间姿态下，两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺上两个标准靶标的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离的修正系数；标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离时，将标准尺置于第三测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在不同空间姿态下两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺上两个标准靶标的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离的修正系数；依次类推，标定第一测量靶标与第N测量靶标之间距离时，将标准尺置于第N测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在不同空间姿态下两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺上两个标准靶标的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第N测量靶标之间距离的修正系数。
进一步地，所述的用激光跟踪仪测量标准尺在空间不同姿态下两个标准靶标之间的距离时，标准尺的空间姿态与测量基准线垂直。
本申请的有益效果在于：1)用激光仪和标准尺测量计算出测量靶标标定距离的修正系数，解决了长标尺测量靶标之间距离标定的量值溯源问题；2)本申请的测量方法快速准确，成本低廉，且由于其标准距离为定值，对于各类大尺寸坐标测量设备测量性能比较具有参考意义；同时，由于其制造成本远低于激光导轨式长标尺，因此具有较大的推广应用价值和较好的社会效益和经济效益。
以下结合实施例附图对本申请做进一步详细说明：
附图说明
图1为一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法示意图
图中编号说明：1—基准平面；2—刚性支架；3—测量靶标；4—激光跟踪仪；5—标准尺；6—标准靶标；7—支架
具体实施方式
参见附图，本申请的长标尺测量靶标之间距离的标定方法，如图1所示，该长标尺含有基准平面1和多个刚性支架2，多个刚性支架2相互平行，分别垂直固定在基准平面1的同一水平轴线上，每个刚性支架2的顶端设有一个测量靶标3，长标尺上，测量靶标之间的距离是用作计量的长标尺，标定测量靶标之间距离的做法包含以下内容：
将激光跟踪仪4置于长标尺的轴线上，与刚性支架2的顶端的测量靶标3大致等高，激光跟踪仪4可以放置在一个支架7上，激光跟踪仪4距离第一个测量靶标的距离约三米，激光跟踪仪4固定后，建立激光跟踪仪重力水平面，使激光跟踪仪4的重力水平面与长标尺的基准平面1平行。
激光跟踪仪将第一个测量靶标位置与最后一个测量靶标位置之间的连线作为测量基准线；依据测量基准线，调整其余刚性支架2顶端的测量靶标3，使所有测量靶标3的高度均在该测量基准线上。
有一个测量用的标准尺5，该标准尺5上设有两个标准靶标6，已知标准尺上两个标准靶标6之间的标准距离，该标准距离作为长标尺测量靶标之间距离的标定方法的标准源头；用激光跟踪仪4测量标准尺5在空间不同姿态下两个标准靶标6之间的距离，得到标准尺上两个标准靶标6的平均测量值，将标准尺上两个标准靶标6的标准距离与标准尺上两个标准靶标6的平均测量值的比值作为标定测量靶标3之间距离的修正系数。
有了标准尺5作为修正系数的源头，再用激光跟踪仪4测量出两个测量靶标3之间的距离，将该距离乘以修正系数即为测量靶标3之间的标定距离。
实施中，为了更精确的计算修正系数，针对测量靶标3之间的每一个标定距离，最好根据测量靶标3的具体位置，重新有针对性的测量一次标准尺5的平均测量值，根据该平均测量值计算出测量靶标需要的修正系数。比如，标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离时，将标准尺5置于第二测量靶标附近，用激光跟踪仪4测量标准尺5在不同空间姿态下，两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺5上两个标准靶标6的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离的修正系数；标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离时，将标准尺5置于第三测量靶标附近，用激光跟踪仪4测量标准尺5在不同空间姿态下两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺5上两个标准靶标6的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离的修正系数；依次类推，标定第一测量靶标与第N测量靶标之间距离时，将标准尺5置于第N测量靶标附近，用激光跟踪仪4测量标准尺5在不同空间姿态下两个标准靶标6之间的平均测量值，用标准尺5上两个标准靶标6的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第N测量靶标之间距离的修正系数。
需要说明的是，用激光跟踪仪测量标准尺上标准靶标之间距离时，最好将标准尺5置于一个支架7上，标准尺5的中部铰接在支架7的顶端，使标准尺5的空中姿态可以根据需要而变化。测量时，将标准尺的支架置于基准面上，使标准尺接近于测量靶标，标准尺5的空间姿态以两个标准靶标6的连线与测量基准线垂直最好。
Claims (4)
1.一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法，该长标尺含有基准平面和多个刚性支架，多个刚性支架相互平行，分别垂直固定在基准平面的同一水平轴线上，每个刚性支架的顶端设有一个测量靶标，其特征在于标定测量靶标之间距离的做法包含以下内容：1)有一个激光跟踪仪，将激光跟踪仪置于长标尺的轴线上，与测量靶标等高，激光跟踪仪与第一个测量靶标的距离大于2.5米，建立激光跟踪仪重力水平面，该重力水平面与长标尺的基准平面平行；2)激光跟踪仪将第一个测量靶标位置与最后一个测量靶标位置之间的连线作为测量基准线；3)将长标尺上所有测量靶标的高度调整到该测量基准线上；4)有一个测量用的标准尺，该标准尺上设有两个标准靶标，已知标准尺上两个标准靶标的标准距离；5)标定第一测量靶标与第N测量靶标之间距离时，将标准尺置于第N测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在空间不同姿态下两个标准靶标之间的距离，得到标准尺上两个标准靶标的平均测量值，将标准尺上两个标准靶标的标准距离与标准尺上两个标准靶标的平均测量值的比值作为标定测量靶标之间距离的修正系数；6)用激光跟踪仪测量出两个测量靶标之间的距离，将该距离乘以修正系数即为测量靶标之间的标定距离。
2.如权利要求1所述的长标尺测量靶标之间距离的标定方法，其特征在于，标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离时，将标准尺置于第二测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在不同空间姿态下，两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺上两个标准靶标的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第二测量靶标之间距离的修正系数；标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离时，将标准尺置于第三测量靶标附近，用激光跟踪仪测量标准尺在不同空间姿态下两个标准靶标之间的平均测量值，用标准尺上两个标准靶标的标准距离与该平均测量值之间的比值作为标定第一测量靶标与第三测量靶标之间距离的修正系数。
3.如权利要求1或2所述的长标尺测量靶标之间距离的标定方法，其特征在于，所述的用激光跟踪仪测量标准尺在空间不同姿态下两个标准靶标之间的距离时，标准尺的空间姿态与测量基准线垂直。
4.如权利要求3所述的长标尺测量靶标之间距离的标定方法，其特征在于，所述的标准尺设置在一个支架上，标准尺的中部铰接在支架的顶端，使标准尺的空中姿态可以根据需要而变化。
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