一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，包括信息處理計(jì)算機(jī)、主動(dòng)式經(jīng)緯儀和合作目標(biāo)，主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)與信息處理計(jì)算機(jī)連接，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)并與合作目標(biāo)光路連接。搜索相機(jī)360°搜索，將合作目標(biāo)圖像發(fā)送給信息處理計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)圖像處理并解算合作目標(biāo)所在空域的方位俯仰角，待人工確認(rèn)后，將該信息傳遞給跟蹤系統(tǒng)的方位角和俯仰角位置控制器、方位角和俯仰角速率控制器、功率放大器，將該指令傳遞至俯仰伺服電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，信息處理計(jì)算機(jī)接收來(lái)自跟蹤相機(jī)的圖像信號(hào)，識(shí)別合作目標(biāo)，進(jìn)行雙目交會(huì)測(cè)量，求出合作目標(biāo)的位置坐標(biāo)。本實(shí)用新型專利技術(shù)跟蹤測(cè)量合作目標(biāo)運(yùn)動(dòng)快捷高效。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于精密測(cè)量、導(dǎo)航定位
，涉及一種用于室內(nèi)坐標(biāo)定位測(cè)量、同時(shí)也具有導(dǎo)航功能的主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)水平的提高，對(duì)大型異形物體的幾何尺寸以及關(guān)鍵特征點(diǎn)的空間一維坐標(biāo)提出了更高的要求，準(zhǔn)確地測(cè)量這些幾何參數(shù)對(duì)于保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量、零部件的現(xiàn)場(chǎng)成功安裝以及物體的整體定位，有著十分重要的意義。近幾年，以經(jīng)緯儀作為傳感器，用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上經(jīng)緯儀配合計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的硬件、軟件所組成的空間坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)在工程測(cè)量以及計(jì)算學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)可以現(xiàn)場(chǎng)組建，能夠就地測(cè)量大小或形狀完全不同的物體，尤其是大型物體，經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)也可以作為大型測(cè)量設(shè)備如多視覺(jué)傳感器坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定設(shè)備或者測(cè)量精度的檢定設(shè)備。但是雙經(jīng)緯儀系統(tǒng)每次定位時(shí)都需要人工瞄點(diǎn)，這樣逐點(diǎn)測(cè)量比較費(fèi)時(shí)，效率較低，而且不能對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的合作目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的旨在克服目前測(cè)量時(shí)需要人工瞄點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)量比較費(fèi)時(shí)、效率較低，而且不能對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的合作目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量的缺陷，提供一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)，主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)能夠主動(dòng)搜索、識(shí)別合作目標(biāo)，其光學(xué)系統(tǒng)中的粗跟蹤相機(jī)用于定位合作目標(biāo)的大致位置，精跟蹤相機(jī)具有變焦功能，能夠?qū)献髂繕?biāo)進(jìn)行精確定位，從而獲得精確的雙目交會(huì)測(cè)量精度，該系統(tǒng)也具有合作目標(biāo)跟蹤功能，在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠進(jìn)行隨動(dòng)跟蹤，從而測(cè)量合作目標(biāo)的運(yùn)行軌跡。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案為：一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，包括信息處理計(jì)算機(jī)、主動(dòng)式經(jīng)緯儀和合作目標(biāo)，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)與信息處理計(jì)算機(jī)連接，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)并與合作目標(biāo)光路連接。進(jìn)一步，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括搜索系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)；所述搜索系統(tǒng)包括搜索伺服系統(tǒng)和搜索光學(xué)系統(tǒng)；所述搜索光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有搜索相機(jī)，所述搜索伺服系統(tǒng)的搜索電機(jī)與基座為鉸接連接；所述跟蹤系統(tǒng)包括跟蹤伺服系統(tǒng)和跟蹤光學(xué)系統(tǒng)；所述跟蹤伺服系統(tǒng)由方位伺服系統(tǒng)、俯仰伺服系統(tǒng)及負(fù)載總承構(gòu)成；所述跟蹤光學(xué)系統(tǒng)包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)。進(jìn)一步，所述搜索伺服系統(tǒng)和跟蹤伺服系統(tǒng)上安裝有高精度碼盤(pán)。進(jìn)一步，所述合作目標(biāo)為主動(dòng)發(fā)光式合作目標(biāo)，主動(dòng)發(fā)光式合作目標(biāo)為待測(cè)物體表面表貼式合作目標(biāo)，所述表貼式合作目標(biāo)在目標(biāo)表面中心設(shè)有紅色發(fā)光粗識(shí)別帶，紅色發(fā)光粗識(shí)別帶中心設(shè)有十字絲。進(jìn)一步，所述主動(dòng)發(fā)光式合作目標(biāo)為立體球式合作目標(biāo)，立體球式合作目標(biāo)為在透明球形體中心設(shè)有紅色發(fā)光的十字絲。進(jìn)一步，所述表貼式合作目標(biāo)和立體球式合作目標(biāo)中設(shè)有微型紐扣電池。進(jìn)一步，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀為兩臺(tái)或兩臺(tái)以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1)將主動(dòng)式經(jīng)緯儀的操作自動(dòng)化，更為簡(jiǎn)潔；2)具有靜態(tài)合作目標(biāo)高精度定位功能，具有合作目標(biāo)跟蹤功能，能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)目標(biāo)，并精確跟蹤動(dòng)態(tài)目標(biāo)運(yùn)行軌跡；3)設(shè)計(jì)了主動(dòng)發(fā)光標(biāo)識(shí)的合作目標(biāo)，便于相機(jī)識(shí)別，精確定位。主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)一方面可以利用搜索相機(jī)搜索視場(chǎng)中的合作目標(biāo)，另一方面也可以利用跟蹤相機(jī)定位并交會(huì)出合作目標(biāo)坐標(biāo)點(diǎn)，比人工瞄點(diǎn)更為快捷高效。主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)還具有跟蹤測(cè)量合作目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的功能。附圖說(shuō)明此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本技術(shù)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本技術(shù)的不當(dāng)限定，在附圖中：圖1是兩臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀的系統(tǒng)組成；圖2是單臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是單臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀組成框圖；圖4是精跟蹤相機(jī)自動(dòng)變焦模塊原理示意圖；圖5(a)-(b)分別是表貼式合作目標(biāo)的側(cè)視圖和俯視圖；圖6(a)-(b)分別是立體球式合作目標(biāo)的側(cè)視圖和俯視圖；圖7是系統(tǒng)基本跟蹤流程示意圖；圖8是跟蹤伺服系統(tǒng)的方位伺服系統(tǒng)和俯仰伺服系統(tǒng)控制總體功能框圖；圖9是跟蹤模式下增加的卡爾曼濾波器和伺服前饋控制框圖。圖中，101、信息處理計(jì)算機(jī)；102、主動(dòng)式經(jīng)緯儀A；103、主動(dòng)式經(jīng)緯儀B；104、合作目標(biāo)；1、方位伺服電機(jī)；2、俯仰伺服電機(jī)；3、搜索伺服電機(jī)；4、搜索相機(jī)；5、粗跟蹤相機(jī)；6、精跟蹤相機(jī)；7、微型紐扣電池；8、紅色發(fā)光粗識(shí)別帶；9、十字絲；10、發(fā)光體。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本技術(shù)，在此本技術(shù)的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本技術(shù)，但并不作為對(duì)本技術(shù)的限定。參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例提供了一種采用了兩臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀的系統(tǒng)，包括與信息處理計(jì)算機(jī)101相連的主動(dòng)式經(jīng)緯儀A102和主動(dòng)式經(jīng)緯儀B103，主動(dòng)式經(jīng)緯儀A102和主動(dòng)式經(jīng)緯儀B103分別連接至合作目標(biāo)104。本系統(tǒng)是基于雙目視覺(jué)測(cè)量原理來(lái)測(cè)量合作目標(biāo)在世界坐標(biāo)系中的位置。信息處理計(jì)算機(jī)一方面用來(lái)接收雙經(jīng)緯儀的圖像信息進(jìn)行圖像處理和目標(biāo)識(shí)別，將目標(biāo)脫靶量信息發(fā)送給伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行伺服反饋控制，另一方面接收經(jīng)緯儀光電編碼器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算，求解合作目標(biāo)在參考坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。其主要運(yùn)行指令有合作目標(biāo)搜索、合作目標(biāo)確認(rèn)定位、目標(biāo)跟蹤及軌跡記錄等功能。主動(dòng)式經(jīng)緯儀A102和主動(dòng)式經(jīng)緯儀B103，用于主動(dòng)搜索、識(shí)別合作目標(biāo)，并將搜索識(shí)別的信息發(fā)送給信息處理計(jì)算機(jī)。合作目標(biāo)，采用主動(dòng)發(fā)光式合作目標(biāo)來(lái)增加目標(biāo)識(shí)別的概率，用于雙臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀跟蹤相機(jī)識(shí)別合作目標(biāo)的十字中心。信息處理計(jì)算機(jī)與雙臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀相連，雙臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)，主動(dòng)式經(jīng)緯儀的粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)分別連接至合作目標(biāo)，經(jīng)粗跟蹤相機(jī)定位合作目標(biāo)大致位置，精跟蹤相機(jī)精確定位對(duì)合作目標(biāo)，從而獲得精確的雙目交會(huì)測(cè)量精度，測(cè)量合作目標(biāo)的運(yùn)行軌跡。如圖2所示，單臺(tái)主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括設(shè)在基座上的方位伺服電機(jī)1，方位伺服電機(jī)1上方設(shè)有俯仰伺服電機(jī)2，俯仰伺服電機(jī)2上連接有粗跟蹤相機(jī)5和精跟蹤相機(jī)6，俯仰伺服電機(jī)2上端設(shè)有搜索伺服電機(jī)3，搜索伺服電機(jī)3上設(shè)有搜索相機(jī)4。搜索伺服電機(jī)3與基座為鉸接連接方式，可沿基座360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，用于驅(qū)動(dòng)搜索相機(jī)4的運(yùn)行，方位伺服電機(jī)1和俯仰伺服電機(jī)2用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位和跟蹤。方位伺服電機(jī)1和俯仰伺服電機(jī)2上安裝有高精度碼盤(pán)，可以讀出當(dāng)前方位俯仰值。搜索相機(jī)具有視場(chǎng)大的特點(diǎn)，粗跟蹤相機(jī)視場(chǎng)較搜索相機(jī)視場(chǎng)小，較精跟蹤相機(jī)視場(chǎng)大，精跟蹤相機(jī)上安裝有變焦鏡頭，能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)至合作目標(biāo)的十字絲在CCD上清晰成像。如圖3所示，主動(dòng)式經(jīng)緯儀按照功能劃分為搜索系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)；搜索系統(tǒng)包括搜索伺服系統(tǒng)和搜索光學(xué)系統(tǒng)；搜索光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有搜索相機(jī)，搜索伺服系統(tǒng)可帶動(dòng)搜索相機(jī)進(jìn)行方位360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)。跟蹤系統(tǒng)包括跟蹤伺服系統(tǒng)和跟蹤光學(xué)系統(tǒng)；跟蹤伺服系統(tǒng)由方位伺服系統(tǒng)、俯仰伺服系統(tǒng)及負(fù)載總承構(gòu)成；跟蹤光學(xué)系統(tǒng)包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)。搜索伺服系統(tǒng)、方位伺服系統(tǒng)和俯仰伺服系統(tǒng)上安裝有高精度碼盤(pán)，可以讀出當(dāng)前方位俯仰值。搜索相機(jī)具有視場(chǎng)大的特點(diǎn)，粗跟蹤相機(jī)視場(chǎng)較搜索相機(jī)視場(chǎng)小，較精跟蹤相機(jī)視場(chǎng)大，精跟蹤相機(jī)上安裝有變焦鏡頭，能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)至合作目標(biāo)的十字絲在CCD上清晰成像。如圖4所示，焦距自主調(diào)整部分由狀態(tài)分析模塊及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成。狀態(tài)分析模塊檢測(cè)焦距是否在最佳位置，主要是通過(guò)數(shù)字CCD/CMOS傳感器進(jìn)行激光測(cè)距和對(duì)精跟蹤圖像的觀測(cè)來(lái)估計(jì)當(dāng)前的焦距狀態(tài)和需要調(diào)整的各參數(shù)信息，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏡頭對(duì)焦距做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如圖本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，其特征在于，包括信息處理計(jì)算機(jī)、主動(dòng)式經(jīng)緯儀和合作目標(biāo)，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)與信息處理計(jì)算機(jī)連接，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)并與合作目標(biāo)光路連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，其特征在于，包括信息處理計(jì)算機(jī)、主動(dòng)式經(jīng)緯儀和合作目標(biāo)，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)與信息處理計(jì)算機(jī)連接，粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)并與合作目標(biāo)光路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，其特征在于，所述主動(dòng)式經(jīng)緯儀包括搜索系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)；所述搜索系統(tǒng)包括搜索伺服系統(tǒng)和搜索光學(xué)系統(tǒng)；所述搜索光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有搜索相機(jī)，所述搜索伺服系統(tǒng)的搜索電機(jī)與基座為鉸接連接；所述跟蹤系統(tǒng)包括跟蹤伺服系統(tǒng)和跟蹤光學(xué)系統(tǒng)；所述跟蹤伺服系統(tǒng)由方位伺服系統(tǒng)、俯仰伺服系統(tǒng)及負(fù)載總承構(gòu)成；所述跟蹤光學(xué)系統(tǒng)包括粗跟蹤相機(jī)和精跟蹤相機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式經(jīng)緯儀系統(tǒng)，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林俤，吳易明，朱帆，魏軼婷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安中科光電精密工程有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：陜西;61