[发明专利]一种微惯导测量实体外形的装置

权利要求书

1、一种微惯导测量实体外形的装置，其特征在于，包括外形数据采集探针组、捷联惯性导航系统和数据存储器；其中外形数据采集探针组由一排带压力传感器的可伸缩探针组成；捷联惯性导航系统由微型惯性测量单元和导航计算机组成；微型惯性测量单元由三个微陀螺仪和三个微加速度计组成；导航计算机由A/D转换和处理器组成。

2、根据权利要求1所述的微惯导测量实体外形的装置，其特征在于：所述的微陀螺仪选用光纤陀螺仪，还可以选择挠性陀螺仪。

3、根据权利要求1所述的微惯导测量实体外形的装置，其特征在于：所述的捷联惯性导航系统，可以由平台式惯性导航系统代替。

4、根据权利要求1所述的微惯导测量实体外形的装置，其特征在于：所述装置的携带方式可以设计成手拿式，也可以根据选用器件的体积设计成肩扛式。

5、利用权利要求1所述的微惯导测量实体外形的装置，实现实体外形测量的方法，其特征在于：

1)启动本测量装置并在插槽上进行初始对准，即将第一个定位探头对准在P_fo点，将第二个定位探头对准在P_eo点，使装置位置固定，标定陀螺零偏；

2)移动本测量装置，使其探针组滑过被测量实体表面，采集每个探针压力传感器敏感各个表征探针伸缩的位置数据和微惯性测量单元内陀螺仪敏感本测量装置的三个轴向转动角速度数据以及加速度计敏感本测量装置的三个轴向加速度数据；

3)测量完实体的一个表面后，将本测量装置移回起始位置，即将第一个定位探头重新置于P_fo，将第二个定位探头重新置于P_eo；将数据存储器内的数据传到PC机，再使系统装置初始化，然后移动本测量装置至实体的下一个测量表面；

4)重复上述过程，完成实体全部表面的数据采集和测量。

6、对权利要求5所述采集和测量的实体全部表面的数据进行处理的方法，其特征在于：

1)根据已知的各个探针空间排列的相对位置以及采集的每个探针伸缩的位置数据，计算出测量开始时t₀时刻各个探针顶点在装置的仪器坐标系上的位置矢量(x_b y_b z_b)′；

2)根据t₀时刻微陀螺输出的角速度信息和微加速度计输出的加速度信息，计算出装置在插槽的导航坐标系上的位置矢量(x_n y_n z_n)′和仪器坐标系到导航坐标系的姿态变换矩阵C_bⁿ；

3)根据(x_n y_n z_n)′和C_bⁿ及步骤1)求得的(x_b y_b z_b)′，求出t₀时刻各个探针顶点在导航坐标系中的位置矢量(x_t y_t z_t)′；

4)从测量开始的t₀时刻直至测量结束的t_n时刻，对每个时刻测量的数据都按步骤1)～步骤3)中的方法处理即可求出实体表面所有采样点在导航坐标系中的位置矢量；

5)在PC机上先过滤出探针未接触实体表面时采集的探针没有伸缩变化的数据，然后采用造型软件完成曲面的重构造型，最终形成多面体实体表面模型。

7、对权利要求5所述的微惯导测量实体外形的装置进行初始对准所用的插槽，其特征在于：所述插槽为一长方体，其上存在P_fo和P_eo两个通孔，P_fo和P_eo间的距离等于装置上两个定位探头间的距离，装置的两个定位探头可以插在P_fo和P_eo内使装置位置固定。