專(zhuān)利名稱(chēng)：微小位移變形高精度、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微小位移變形高精度、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，主 要用于測(cè)量發(fā)射車(chē)發(fā)射架的微小變形量。同時(shí)也可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和工 程中對(duì)微小位移變形進(jìn)行高精度、非接觸式測(cè)量。
背景技術(shù)：
在導(dǎo)彈發(fā)射前，對(duì)導(dǎo)彈的初始位置的測(cè)量非常重要，通常情況下這些 位置數(shù)據(jù)是通過(guò)安裝在發(fā)射架上的慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量的，沒(méi)有考慮到發(fā)射架自 身的變形。然而，近年來(lái)隨著導(dǎo)彈發(fā)射精度不斷的提高，導(dǎo)彈車(chē)發(fā)射架自 身的變形變得不可忽略，因此對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)架體變形的檢測(cè)提出了更高的 要求；同時(shí)由于發(fā)射的實(shí)時(shí)性，需要實(shí)時(shí)給出變形量的大小用于發(fā)射參數(shù) 的校正或者發(fā)射后的數(shù)據(jù)分析。
另外，在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，常常需要對(duì)微小位移或微小變形進(jìn)行高 精度測(cè)量，例如橋梁的撓度、水壩的變形、公路或建筑物的形變等的檢測(cè)。 到目前為止，采用的檢測(cè)方法主要有經(jīng)緯儀三維坐標(biāo)測(cè)量法和激光自準(zhǔn)直 測(cè)量法。采用經(jīng)緯儀進(jìn)行非接觸三維坐標(biāo)測(cè)量精度較高，但是目前只能采 取人工測(cè)量，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，并且價(jià)格昂貴；而采用自準(zhǔn)直結(jié)合 微處理器方法能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)微小位移的檢測(cè)，但是由于準(zhǔn)直鏡自身的變 形會(huì)給測(cè)量帶來(lái)相當(dāng)大的誤差。因此發(fā)明一種既能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)快速測(cè)量同
3時(shí)又滿(mǎn)足高精度要求的測(cè)量方法具有很高的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用面陣CCD作為成像傳感器，可以對(duì)目標(biāo)耙的相對(duì)位置進(jìn)行 快速、非接觸、高精度的實(shí)時(shí)測(cè)量。同現(xiàn)有的機(jī)械、光學(xué)測(cè)量?jī)x器相比， 這種測(cè)量裝置具有更廣闊的使用范圍和優(yōu)越性。在國(guó)防工業(yè)、建筑工程等 領(lǐng)域中有廣泛的用途。
要解決的技術(shù)問(wèn)題
首先，要實(shí)現(xiàn)高精度的角變形測(cè)量，其次還要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量，另 外要具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的特點(diǎn)。 發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)測(cè)量變形方法為將面陣CCD安裝在架體一端，目標(biāo)
靶分別安裝在待測(cè)架體的兩個(gè)支點(diǎn)處，目標(biāo)耙經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭成像在面陣
CCD像面上，面陣CCD將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)；測(cè)量時(shí)當(dāng)架 體發(fā)生變形，目標(biāo)靶會(huì)發(fā)生微小位移，面陣CCD將實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的數(shù)字信 號(hào)，對(duì)采集到的目標(biāo)靶的成像位置通過(guò)處理計(jì)算得到架體相對(duì)于光軸的變 形角，轉(zhuǎn)換成變形量。 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明方法具有可實(shí)時(shí)測(cè)量、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可 廣泛應(yīng)用于國(guó)防、建筑、公路等行業(yè)。


附圖1為發(fā)射架變形測(cè)量方法系統(tǒng)組成框圖； 附圖2為發(fā)射架變形測(cè)量裝置簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖； 附圖3為發(fā)射架變形測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖；附圖4為發(fā)射架變形測(cè)量原理光路投影附圖5為發(fā)射架變形測(cè)量工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
本測(cè)量方法采用的系統(tǒng)包括目標(biāo)耙l、光學(xué)鏡頭2、面陣CCD3、處 理電路4、(如圖l所示)。
光學(xué)鏡頭2能夠保證目標(biāo)靶1成像在面陣CCD3靶面上。
處理電路4對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成面陣CCD3圖像數(shù)據(jù) 的采集、處理和輸出。
面陣CCD3安裝在發(fā)射架后端，目標(biāo)靶安裝在發(fā)射架另外一端的兩個(gè) 支點(diǎn)上，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造如圖2、 3所示。
測(cè)量方法及工作過(guò)程
測(cè)量方法如圖4所示，兩目標(biāo)靶1的物方坐標(biāo)分別為(^,yJ和^，yB)， 成像到CCD3上，變形前像方坐標(biāo)為(Xa,y。)和(Xb,yb)，變形后像方坐標(biāo)為 (Xa.,ya,)和(Xb.，yb.). X、 5為起始標(biāo)定的零位位置，直線^與光軸6的夾角 設(shè)定為相對(duì)零位角《；i、 5'為變形后的坐標(biāo)位置，直線*與光軸6的夾 角為伊，則俯仰變形角為6>^'-《，方位變形角為伊=伊'-伊。. 根據(jù)計(jì)算可知俯仰變形角P為<formula>formula see original document page 5</formula>
方位變形角伊為<formula>formula see original document page 6</formula>
測(cè)量方法如下所述，目標(biāo)靶1的光斑經(jīng)光學(xué)鏡頭2成像于面陣CCD3 上，根據(jù)目標(biāo)靶1在面陣CCD3上的成像位置，通過(guò)處理電路4計(jì)算出兩 目標(biāo)耙1間連線與光軸6的夾角。當(dāng)發(fā)射架在導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中發(fā)生變形時(shí)， 這一夾角會(huì)產(chǎn)生變化，變化量即為發(fā)射架發(fā)生變形的方位變形角與俯仰變 形角，將這一結(jié)果實(shí)時(shí)輸出。整個(gè)工作流程如圖5所示。
權(quán)利要求
1、微小位移變形高精度、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括目標(biāo)靶(1)、光學(xué)鏡頭(2)、面陣CCD(3)、處理電路(4)；光學(xué)鏡頭(2)將目標(biāo)靶(1)成像在面陣CCD(3)靶面上，處理電路(4)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成面陣CCD(3)圖像數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出，面陣CCD(3)位于發(fā)射架后端，目標(biāo)靶(1)位于發(fā)射架另外一端的兩個(gè)支點(diǎn)上。
2、微小位移變形高精度、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在 于測(cè)量方法按以下三步進(jìn)行1) 目標(biāo)耙(1)的光斑經(jīng)光學(xué)鏡頭(2)成像于面陣CCD (3)上；2) 根據(jù)目標(biāo)靶(1)在面陣CCD (3)上的成像位置，通過(guò)處理電路(4) 計(jì)算出兩目標(biāo)靶(1)間連線與光軸(6)的夾角，即推算出發(fā)射架(5) 與光軸(6)的夾角；3)夾角變化量即為發(fā)射架發(fā)生變形的方位變形角^與俯仰變形角e，將 計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及微小位移變形高精度、非接觸式測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。用于測(cè)量導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)發(fā)射架的微小變形量。系統(tǒng)主要由目標(biāo)靶1、光學(xué)鏡頭2、面陣CCD3、處理電路4組成。通過(guò)在發(fā)射架上安裝目標(biāo)靶1，利用光學(xué)鏡頭2將目標(biāo)靶成像到面陣CCD3上，能夠根據(jù)目標(biāo)靶1在面陣CCD3上的成像位置，通過(guò)處理計(jì)算推算出發(fā)射架5與光軸6的夾角，從而測(cè)量出發(fā)射架的微小變形量。本發(fā)明裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射架的方位變形角與俯仰變形角。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，具有測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK101441065SQ200810051100
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者暢 劉, 劉紹錦, 李冬寧, 李建榮, 沈鋮武, 王志乾, 耿天文, 雁 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所