[发明专利]摄影测量系统动态位移测量误差校准装置及方法

说明书

本发明属于摄影测量校准技术领域，具体涉及一种摄影测量系统动态位移测量误差校准装置及方法。直线电机带动滑台沿导轨方向进行直线运动，直线导轨侧面安装有光栅和光栅读数头，光栅配合光栅读数头测量滑台的运动位移，同时光栅的刻线脉冲信号作为同步触发信号，经过处理电路进行电压转换后，触发待校准摄影测量系统采集图像，当滑台经过拍摄区域时，待校准摄影测量系统可以拍摄得到安装在滑台上的光学靶标的运动图像，经过数据处理计算机解算后得到光学靶标的运动位移，进而通过与光栅的测量数据比对得到待校准摄影测量系统的动态位移测量误差，完成系统校准。本发明可以解决工业摄影测量系统动态位移测量误差的校准问题。

技术领域

本发明属于摄影测量校准技术领域，具体涉及一种摄影测量系统动态位移测量误差校准装置及方法。

背景技术

摄影测量系统采用相机作为敏感元件，通过采集被测物体的图像，配合解算模型和算法，可以测量被测点的空间三维坐标，具有非接触测量、采集点数量多、设备简单、动态性能好等优势，尤其是近年来随着测量相机高速性能不断提高，摄影测量系统被广泛应用在动态测试领域，如高速运动物体的运动速度测量、分离试验的分离轨迹测量等。

目前，对于摄影测量系统的校准技术研究均针对静态条件下的测量误差校准，方法大致分为两种为：(1)采用采用光学标尺作为长度基准，通过前期标定光学标尺上光学靶标间的距离为已知标准值，将光学标尺架设在摄影测量系统视场的不同位置，摄影测量系统测量光学标尺上靶标间距离，测量值与标准值进行比对。(2)建立光学标定场，由金属框架搭建标定场主体，在金属框架上安装大量光学靶标，通过经纬仪、激光跟踪仪等设备标定，各光学靶标间的空间坐标为已知标准值，摄影测量系统测量光学标定场中靶标的三维坐标，测量值与标准值进行比对。上述方法能够校准摄影测量系统由于特征提取不准确、参数标定误差、数学模型不合理、解算误差等因素带来的测量误差，但摄影测量系统的动态位移测量误差除了受到上述因素影响外，还会受到系统同步性能、采样速度、曝光时间等诸多因素的影响，静态条件下的测量误差校准并不能完全反映摄影测量系统的动态性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摄影测量系统动态位移测量误差校准装置及方法，以解决工业摄影测量系统动态位移测量误差的校准问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种摄影测量系统动态位移测量误差校准装置，包括直线导轨、光栅、光学靶标、滑台、直线电机、光栅读数头、处理电路、数据处理计算机；直线导轨上安装有滑台，直线导轨中部沿长度方向开槽安装直线电机，直线电机带动滑台沿导轨方向进行直线运动，直线导轨侧面安装有光栅和光栅读数头，光栅配合光栅读数头测量滑台的运动位移，同时光栅的刻线脉冲信号作为同步触发信号，经过处理电路进行电压转换后，触发待校准摄影测量系统采集图像，当滑台经过拍摄区域时，待校准摄影测量系统可以拍摄得到安装在滑台上的光学靶标的运动图像，经过数据处理计算机解算后得到光学靶标的运动位移，进而通过与光栅的测量数据比对得到待校准摄影测量系统的动态位移测量误差，完成系统校准。

所述的光学靶标具备可以被待校准摄影测量系统识别的光学特征，包括采用平面反光标志，球形反光标志，发光LED，黑白棋盘格标志；可在滑台上布置多个光学靶标，可采用框架式光学靶标的结构，将测量得到的多个光学靶标的相对位移值取平均作为待校准摄影测量系统的测量结果。

所述的处理电路由FPGA实现。

根据待校准摄影测量系统的采集频率不同，校准过程中可通过处理电路调整触发信号的间隔，可每间隔n个光栅刻线间隔输出一个相机触发信号。

所述的直线导轨采用5000mm×500mm×500mm的大理石材料研磨而成。

一种摄影测量系统动态位移测量误差校准方法，包括以下步骤：

第一步，架设待校准摄影测量系统，使其能够测量校准装置的中间段区域；