空间方位基准传递系统检测的关键技术研究

论文摘要

空间方位测定技术是确定物体或几何要素相互位置的基础，也是空间方位精密测量技术研究中的一个重要领域，基准传递系统检测的相关理论、量值传递方法与系统实现是空间方位测定技术研究的基础。 本文根据国家计量局的预研项目“编码型水准标尺的检定方法”、相关生产检定单位对不同空间方位测定器具检测方法研究与系统开发的要求，以编码型水准标尺和半导体激光仪器为实例，对传递形成空间高度基准的过程和原理进行了分析研究，对基准器具的检测方法和系统进行了研究开发和实验验证，为新型空间定位测量器具设计了检测系统、提供了可行的检测方法，并为空间定位测量器具检测规范的建立提供了理论依据。本文的主要研究内容如下： 1．研究了激光束形成点、线、面的自然基准传递类仪器的工作原理，建立了半导体激光器扫平激光轨迹和相互垂直激光轨迹的模型，提出了基于模型的空间定位基线的检测方法，研制了基线空间状态的自动检测、识别的光电系统，分析了形成空间定位基线仪器系统的误差因素，为半导体激光基准器具的检定提供了理论和方法参考。 2．分析了高程测量基本原理，在全面研究分析电子水准系统中各类编码标尺的工作机理基础上，提出了编码型水准标尺分划精度的动态瞄准测量系统方法，实验验证了所设计光电瞄准系统在动态检测编码标尺分划精度中的有效性和可靠性。 3．研发了编码型水准标尺动态检测系统，建立了系统误差模型，全面分析了编码标尺

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 空间定位测量系统研究现状及其发展
• 1.2 空间定位测量系统校准技术研究现状
• 1.3 本文的目的及主要内容
• 2 空间定位基线的建立与检测系统
• 2.1 激光束的物理基准
• 2.2 半导体激光器具形成测量定位基准
• 2.3 空间定位对半导体激光基准器具的应用要求
• 2.4 激光扫平仪的检测与调校
• 2.4.1 激光扫平仪的工作原理
• 2.4.2 激光扫平仪光空间分析
• 2.4.3 校正系统原理与构成
• 2.4.4 检测与调整误差分析
• 2.4.5 实验验证与结论
• 2.5 激光垂直仪的检测系统设计与误差分析
• 2.5.1 激光垂直仪工作原理
• 2.5.2 激光垂直仪的光电检测系统
• 2.5.3 传感器基准位置的确定
• 2.5.4 检测误差分析
• 2.5.5 实验及结论
• 2.6 本章小结
• 3 编码水准系统及检测基本理论
• 3.1 编码技术的发展及在测量领域中的应用
• 3.1.1 条形码技术
• 3.1.2 在测量领域中的应用
• 3.2 数字水准仪的发展及应用
• 3.3 数字水准系统的理论与应用例
• 3.3.1 相关法读数的数字水准系统及编码原理
• 3.3.2 几何法读数的数字水准仪及编码原理
• 3.3.3 相位法读数的数字水准仪及编码原理
• 3.3.4 RAB码识别读数的数字水准仪及编码原理
• 3.4 铟瓦水准标尺检定
• 3.4.1 增量型铟瓦水准标尺的检定
• 3.4.2 编码型铟瓦水准标尺的检定
• 3.5 本章小结
• 4 编码水准标尺的光电显微瞄准检测方法
• 4.1 双狭缝瞄准显微检测增量型水准标尺分划精度
• 4.2 有参考码的多狭缝光电显微镜瞄准检测方法
• 4.2.1 有参考条码的水准标尺的精度指标
• 4.2.2 参考条码中心的分划精度检测
• 4.3 任意条码的光电显微动态瞄准检测
• 4.3.1 "双微分处理"的光电显微瞄准检测编码标尺
• 4.3.2 "品字形狭缝光阑"的光电显微瞄准检测编码标尺
• 4.4 本章小结
• 5 光电瞄准动态检测系统设计及不确定度分析
• 5.1 水准标尺瞄准检测系统动态误差分析方法
• 5.2 动态检测系统精度理论的分析方法
• 5.3 光电动态瞄准检测系统的建模
• 5.3.1 光电动态瞄准检测系统的测量原理
• 5.3.2 检测系统的"准白化"建模
• 5.3.3 检测系统输出误差的"准白化"建模
• 5.3.4 瞄准检测系统的总误差
• 5.4 检测系统精度估计和提高精度的方案
• 5.4.1 工作台运动分析及精度保证措施
• 5.4.2 瞄准光学系统的设计分析
• 5.4.3 改进狭缝光阑、增大信噪比、减小瞄准信号的触发误差
• 5.6 本章小结
• 6 图像法瞄准检测标尺精度
• 6.1 图像法瞄准检测标尺分划误差
• 6.1.1 线阵CCD图像瞄准检测方法与系统
• 6.1.2 面阵CCD图像瞄准检测方法与系统
• 6.2 标尺线纹分划误差的静态图像瞄准检测方法
• 6.3 编码标尺分划精度的图像法动态瞄准检测方法
• 6.3.1 水准标尺静态图像瞄准检测方法的特点
• 6.3.2 图像法线纹边缘瞄准检测方法的提出
• 6.4 图像瞄准检测系统测量不确定度的评定
• 6.4.1 光学成像系统
• 6.4.2 图像传感系统及误差分析
• 6.4.3 图像检测及识别处理
• 6.4.4 工作台运动速度不均匀误差
• 6.5 提高图像瞄准检测精度的方法
• 6.5.1 亚像素细分技术提高图像瞄准检测精度
• 6.5.2 几何畸变在线测量与减小畸变误差的方法研究
• 6.6 提高计算机视觉检测水准标尺的实时性
• 6.7 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文