基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110μm减小至28μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67μm减小至21μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。

球心拟合RTK测量技术及其精度分析

为避免RTK测量作业时对中杆倾斜引起的测量误差,提出球心拟合RTK测量方法,并利用该方法进行实验测量分析其测量精度,实验结果表明:(1)该法的测量精度受参与拟合的球面天线相位中心个数影响较大,当拟合点数大于8个时拟合结果较可靠;(2)该法的测量精度受对中杆倾斜角度的影响较大,当对中杆倾斜角度在30°时拟合精度较高。该方法将为特殊环境下RTK高精度作业提供借鉴参考,具有一定的工程应用价值。

测量机器人点位坐标球心拟合方法

针对测量机器人在自动搜索、识别、跟踪和精确照准合作棱镜时,由于目标棱镜的灵活性和对中杆气泡难以居中等影响实际测量点位精度的问题,提出一种球心拟合点位坐标的方法,并建立模型,采用编程计算和现场试验的方法进行了试验研究。结果表明,模型最大拟合相对误差为优于1×10-4 mm,该方法可在一定的距离内对中杆水准气泡不严格居中情况下得到正确的点位坐标,能够在提高效率的同时满足现代化工程建设和自动化变形监测系统对高精度数据获取的需求。

三维激光标靶球球心整体最小二乘拟合方法研究

通过分析整体最小二乘球心拟合算法及其在三维激光标靶球球心拟合中计算量较大的问题,提出了在保证球心精度不变的基础上尽可能减少多余球面点的方法,以加快TLS球心拟合算法的运算速度。针对TLS构建的大型稀疏矩阵,采用大型稀疏矩阵快速乘法计算法方程系数矩阵,大大减少了TLS拟合球心所消耗的时间。通过试验分析表明:对多余球面点进行适当过滤既可以保证球心坐标精度又可以加快球心拟合速度;采用大型稀疏矩阵快速乘法可以大大缩短TLS球心拟合的时间。

地面三维激光扫描点云拼接影响因素分析

在地面三维激光扫描仪进行三维建模过程中,需要对不同测站的点云进行拼接。为了提高不同测站点云拼接精度,本文开展了球形标靶表面扫描点数量、标靶的分布和数量及扫描距离4个因素对三维激光扫描仪不同测站下点云拼接精度的影响研究。采用法如(FOCUS)三维激光扫描仪开展了不同扫描分辨率、不同标靶数量、不同标靶分布和不同距离下的点云拼接试验,并采用SENCE软件对点云进行了拼接精度分析。试验结果表明,选择两测站的标靶表面的扫描点数量大致相等,并将4个标靶作为连接点,且放置在不同高度不规则排列时,点云拼接的精度最优。

毛乌素沙漠区煤层开采地表移动变形规律研究

我国西部矿区生态脆弱,煤炭资源开采引起的地表移动变形是破坏生态环境的重要因素。为了研究毛乌素沙漠矿区采煤引起的地表移动变形规律,在某矿首采面上方建立了地表移动观测站,利用球心空间拟合RTK测量技术进行了地表移动变形定期监测。通过对实测数据进行分析,得到了以下结论:1地表移动过程是连续渐变的,地表移动盆地边界角为58°,移动角为63°,裂缝角为79°;2地表下沉速度快,实测最大下沉速为110 mm/d,最大下沉速度系数为3.14,明显大于我国东部矿区类似深厚比条件下中厚煤层综采的下沉速度;3地表楔形裂缝发育,主要位于采区边界和工作面前方,拐角处呈现弧形状态;4地表移动分布规律基本符合概率积分法模型,利用遗传算法反演得到了概率积分法模型参数。上述研究成果将为类似矿区合理留设各类保护煤柱、地表沉陷预测以及设计"三下"采煤方案提供参考。

球形金属罐全站仪测量方法探讨

本文讨论以下三个问题:一是提出计算球心方向和切点方向立体夹角θ的方法;二是通过切点的水平角和天顶距拟合球心的方法计算球体半径;三是解决规程中测量方法测点数量少代表性不够的问题。

独立模型法点云拼接在建筑倾斜监测中的应用

针对建造结构复杂高层建筑倾斜监测需求,介绍了一种基于地面三维激光扫描仪,结合独立模型法多站点云拼接的高层建筑倾斜变形的监测方案,研究其点云拼接原理、棱线提取和监测技术路线。通过拟合标靶球点云球心的三维坐标,与同名点控制坐标进行坐标转换,实现点云拼接。提取建筑点云模型两平面的交线即建筑物棱线,计算倾斜度。工程实践表明以独立模型法作为点云拼接的理论基础,点位空间误差为M_(S)=1.743 mm,满足建筑物变形观测要求。可实现对复杂高层建筑倾斜监测,相比于传统倾斜监测方法的外业工作量可缩短近60%,且精度高,可靠性强。