基于wMPS的室内导航系统的实用性技术

为了构建精度高、柔性好、可并行测量的室内导航系统,结合wMPS坐标测量方法在室内定位方面的优点,提出了室内导航系统内部全向接收器技术。讨论了应用位姿测量技术中的三点法和最小二乘法对三维位姿的求解过程。为了提升最小二乘法内部迭代计算效率,利用L-M算法对阻尼系数进行自动调整,以此获取最优解的迭代初值。在初值估计过程中主要利用SVD分解法求解迭代初值,计算出测量点质心坐标。

基于wMPS的新型位移测量方法研究

随着参试产品尺寸不断增大,试验规模也不断扩大,传统的容栅式位移传感器已经不能适应型号试验发展的需求。室内空间测量定位系统(workspace measuring position system,简称wMPS)是一种基于光平面交会定位原理的大型结构网络式测量系统,在空间三维坐标测量方面有着广阔的应用前景。本文针对航天器结构静力试验中仅关注被测量点相对变形的特点,利用wMPS系统的角度测量数学模型,辅以激光测距,对测量系统进行优化,实现了目标点的轴向位移和径向位移同时测量。该方法具有多点实时测量与跟踪,精度高,试验前无需标定,安装简便等特点。试验表明,wMPS系统测量误差小于0.1mm,完全可以替代传统的容栅式位移传感器。

基于wMPS测量刚性结构振动频率的可行性研究

工作空间定位系统(wMPS)是一种基于光电扫描的新型网络式大尺寸三维坐标测量系统,具有精度高、动态性好、并行测量的优势,是针对工业测量中大尺度结构开发的仪器。针对全球卫星导航系统(GNSS)、自动全站仪(RTS)等大地测量设备无法完全满足人形天桥等小型刚性结构的固有参数测量的问题,把wMPS引入结构健康监测领域中。采用逆向工程法建立试验台模拟结构振动频率,应用快速傅里叶变换(FFT)分析随时间序列变化获取的位移数据来确定wMPS测量结构固有参数的可行性及其测量范围,并采用GNSS-RTK进行对比试验分析。试验结果表明,wMPS能识别结构固有参数,当位移幅值大于3 mm小于30 mm时可以识别到4 Hz的频率,为相对刚性结构健康监测提供了新的参考途径。

基于旋转平面激光扫描测角的新型坐标测量系统

为了满足现代制造业中超大尺寸测量高效高精度的要求,以空间角度交汇测量原理为基础,提出了一种新的三维坐标测量系统。介绍了该系统的测量原理,分析了系统的几何模型。结合测量原理和结构对系统精度的影响,对系统的重要部件进行了结构设计分析,完成整个系统的设计。最后通过实验数据验证该系统的可行性,该系统在6m的测量距离精度可达±0.15mm。

基于DSP的扫描平台电机控制系统

用于大尺寸测量定位的工作空间测量定位系统(WMPS)是多站光电扫描交汇测量系统的简称,优点在于多点实时测量与跟踪,测量精度高。平台旋转运动的稳定是保障测量系统高精度的首要因素。采用空间电压矢量调制(SVPWM)方式驱动电机,可有效地减小电机的转矩脉动和输出电压谐波。采用锁相环的反馈控制方法,配合电机上的光电码盘,可以实现在恒速下的高精度控制。TMS320F2812芯片内部集成EV模块,可方便地形成SVPWM波和检测码盘正交信号实现锁相环控制。经实验验证,此驱动方法可达0.1%的控制精度,满足系统的精度需要。

基于数据加权融合的wMPS系统定向方法

为了提高室内空间测量定位系统(wMPS)的定向精度,提出了一种数据加权融合实现wMPS各发射站间定向的新方法。方法引入激光跟踪仪控制场三维坐标约束和wMPS发射站光平面约束,将测量不确定度转化为权重进行优化分配,推导了误差传递函数,将摄影测量中的坐标系转换方法用于单个wMPS发射站与全局坐标系间的坐标转换初值的计算,最终建立数据加权融合的定向数学模型并实现解算。仿真表明,利用本文方法,定向平移量误差在0.09 mm以内,用四元数表示的旋转角误差在2.4"以内。按照本文方法定向后的系统,在8m×5m×4m的范围内进行实验,点位测量精度优于0.21mm,基准尺长比对精度优于0.1mm。实验表明,本文方法与传统的利用已知控制点进行定向的方法相比,定向精度得到了明显提高。