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1、第23卷第3期兵工学报Vol.23No.32002年8月ACTAARMAMENTARIIAug.2002电子经纬仪工业测量系统及精度分析王晋疆 邸旭 金素坤 杨志文(长春理工大学研究生部,吉林长春,130022)摘要 本文主要介绍了以电子经纬仪为传感器的工业测量系统的测量原理,分析了此系统的误差来源及其对精度的影响。通过测量系统的精度分析和对一个标准尺的测量实验,表明电子经纬仪工业-5测量系统的相对测量精度可以达到5.5×10,在大型工业的制造和检测中有着广泛的应用前景。关键词 电子经纬仪;工业测量系统;
2、交会中图分类号 P25 以电子经纬仪为传感器的工业测量系统是一种的高度差为hAB.当经纬仪同时瞄准空间一点P时,新兴的工业测量系统。其测量方式属于非接触测可以得到水平角HA、HB和天顶距VA、VB.根据空量,其中的相关组件可以根据被测物体的大小及相间的几何关系可以计算出P点的三维坐标为关特征合理布设,具有很大的灵活性。它的测量范sinHB·cosHAXP=b·(111)围大、精度高,在诸如舰船、汽车、航空和航天等许多sin(HA+HB)大型产品的制造和检测过程中具有独特的优越性,sinHB·sinHAY
3、P=b·(112)[1]sin(HA+HB)解决了以往传统方法难以克服的问题。1sinHB·cotVA+sinHA·cotVBZP=b·+1 测量原理2sin(HA+HB)hAB(1.3)电子经纬仪工业测量系统的基本原理是以三维空间交会理论为基础的。典型的情况如图111所示2 确定基线b和高度差hAB(并建立如图的坐标系),即通过两台电子经纬仪、一基线b和A、B高度差hAB可以采用以前方交会台计算机和相应的附件构成了最小配置下的测量系[2]为基础的比例法间接测量得到。在基线一侧便于观统。测的位置水平放置一
4、个精确长度已知的标准尺作为设A和B连线的水平投影为基线长b,A和B标准长度d,分别观测尺子两端点1和点2,测得相应的水平角和天顶距。先假设基线长为b0,求出点1和点2的近似坐标X1、Y1、Z1和X2、Y2、Z2.其中Z1和Z2含有未知量hAB.将两点坐标代入下式求出近似距离d0,即222d0=(X1-X2)+(Y1-Y2)+(Z1-Z2)(2.1)根据相似原理得到基线的长度为d·b0b=(2.2)图1.1 测量原理d0Fig.1.1Measuringprinciple高度差为2001年7月收稿,2002年
5、6月定稿。第3期 电子经纬仪工业测量系统及精度分析393bsinHB1·cotVA1-sinHA1·cotVB1精度是比较高的。当两台电子经纬仪已经布设好,hAB=·+2sin(HA1+HB1)则基线长和高度差是确定的,Mb和MhAB也是确定sinHB2·cotVA2-sinHA2·cotVB2的,它们造成的误差具有系统误差的性质。而水平角(213)sin(HA2+HB2)和天顶距的测量误差则是在一定范围内变动的,属于偶然误差的范围。在实际的测量过程中,往往需要3 精度分析
6、的是被测量点之间的相对位置关系。这样由系统性分别对(1.1)式、(1.2)式和(1.3)式微分,可以误差所引起的测量误差在测量点的分布范围不大计算出被测点三个方向的点位误差和合成误差。微时,在测量值的相对比较过程中造成的影响就很小分后的表达式比较复杂,但是它的函数关系可以表了,从而使得相对测量的精度有了进一步的提高。示为2222MX=f11Mb+f12(MHA/ρ)+f13(MHB/ρ)(311)2222MY=f21Mb+f22(MHA/ρ)+f23(MHB/ρ)(312)2222MZ=f31Mb+f32
7、(MHA/ρ)+f33(MHB/ρ)+222f34(MVA/ρ)+f35(MVB/ρ)+f36MhAB(313)2222MP=MX+MY+MZ(314)式中,Mb是基线标定误差;MhAB是高度差标定误差;MH是水平角的测量误差;MV是天顶距的测量误差;ρ=206265″,它是弧度与秒的换算系数;fij图3.2 点位误差是对各变量微分后的系数。Fig.3.2Errorofpoints基线和高度差的测量误差可以通过对(2.2)式如图3.3((a)X方向误差;(b)Y方向误差;和(2.3)式的微分求得。(c)Z
8、方向误差;(d)合成误差)所示,当
9、Mb
10、=0现在电子经纬仪的测角精度高达0.5″.设b=4时的点位误差的绝对值比绝对测量条件下的误差值000mm,
11、Mb
12、=0.05mm,hAB=0mm,
13、MhAB
14、=小的多。0mm.选取Y=4000mm处平面上的三行点作为被测点,点的分布如图3.1所示。图312的((a)X方向误差;(b)Y方向误差;(c)Z方向误差;(d)合成误差)分别表示这些点的点位误差的绝对值。通过上面的图能够说明电子
