[发明专利]一种加速器工程准直参数的测量方法

说明书

本发明涉及精密工程与工业测量技术领域，尤其是涉及一种加速器工程准直参数的测量方法。其特点通过建立机械设备标定理论值与实测安装值的坐标转化关系，依据奇异值分解法求得设备的姿态参数，采用阻尼最小二乘、结构总体最小二乘和拟稳估计三种方法，解决大角度、坐标系偏心和存在粗差情况下准直参数的求解问题；能够配合激光跟踪仪、便携式测量臂或全站仪使用，完成准直参数的计算；具备在任何角度下，都可计算准直参数；具备在坐标系偏心下，不必移动坐标系，即可准确计算准直参数；具备在存在粗差下，也可不损失精度地计算准直参数。提高了计算效率和精度，具备抗差性。

技术领域

本发明涉及精密工程与工业测量技术领域，尤其是涉及一种加速器工程准直参数的测量方法。

背景技术

目前，在诸如航空航天、汽车制造、加速器、射电望远镜等大尺寸工程数字化安装中，大多采用高精度全站仪、激光跟踪仪、摄影测量等仪器，其准直参数(3个平移量、3个旋转量)的正确性和可靠性显得尤为重要。然而准直参数的测量方法中，清华大学的发明专利目标测量点只能取3个点，显然没有充分的多余观测量，测量精度不高。浙江大学的发明专利以最小二乘误差作为目标函数，利用牛顿法求解最优化问题，但是牛顿法太过依赖初值，且宜不收敛。商用软件Spatial Analyzer采用阻尼最小二乘法，实现了大角度情况下准直参数的求解，然而在坐标系原点偏离元件中心会产生偏差，且其抗差解法不具备自动化赋权，求解效率和精度都不高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种加速器工程准直参数的测量方法。从而有效解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种加速器工程准直参数的测量方法，其特点通过建立机械设备标定理论值与实测安装值的坐标转化关系，依据奇异值分解法求得设备的姿态参数，具体包括如下步骤：

(1)首先根据设计尺寸，建立全局坐标系，确定环形加速器原点为其圆心，直线加速器原点为其长轴中心，水平面向上法向为Y轴正向，长轴为Z轴，右手定则确定第三轴指向；

(2)使用控制器、数据线连接高精度全站仪、激光跟踪仪、便携式测量臂或摄影测量仪器和电脑，对待安装元件进行标定，建立其中心局部坐标系，将其基准转移至3个以上的外部靶标座，使用激光跟踪这些外部靶标座，得到基准理论值；

(3)使用高精度全站仪、激光跟踪仪、便携式测量臂或摄影测量，恢复全局坐标系，并现场安装该元件，再次测量步骤二的外部靶标座，得到实测值；

(4)利用两组3个以上靶座的坐标值，求得准直参数；大角度情况下采用阻尼最小二乘法求解，小角度或坐标系偏心情况下采用结构总体最小二乘法求解，存在粗差情况下采用拟稳平差求解；

(5)完成准直参数求解,显示并保存结果。

所述的步骤四中的阻尼最小二乘法包括如下步骤：

a)指定转换参数初值x_k＝(0，0，0，0，0，0，0，1)，阻尼因子初值u_k＝0.001,其中下标k为迭代次数，取值为0,1...n；

b)组建误差方程V＝BX+L,其中B为系数矩阵，L为常数矩阵，V为误差矩阵；

c)构建线性方程组其中T为矩阵转置符号；

d)计算参数改正数dx_k，参数估值x_k+1＝x_k+dx_k

e)如果参数改正数dx_k≤10^-8，计算结束，输出x_k+1；

f)如果参数改正数不满足步骤e)条件，则按计算比例因子C；

g)按计算截断因子S；