[发明专利]一种高精度的六自由度测量系统的精度验证方法及系统

权利要求书

1.一种高精度六自由度基线测量系统精度验证系统，其特征在于，包括激光跟踪仪、光学平台、标定板、靶标、靶标板、靶座、靶座支撑工装、激光测距仪和相机；

所述光学平台上安装有一维导轨，所述靶座支撑工装设于一维导轨上，可沿一维导轨移动；所述激光测距仪和相机位于光学平台的一端，光学平台的另一端设有标定板、靶标板和靶座支撑工装，所述靶座粘贴于靶座支撑工装与靶标板上，所述靶标设于靶座上，所述标定板上设有用于标定的标定板销孔点组和标定板LED，所述靶标板上设有用于标定的靶标板销孔点组和靶标板LED；所述激光跟踪仪设于光学平台旁侧。

2.一种基于权利要求1所述的高精度六自由度基线测量系统精度验证系统实现的精度验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

使用激光跟踪仪标定激光测距仪的激光方向和激光原点坐标，完成对激光测距仪的标定，得到激光方向在激光跟踪仪坐标系下的矢量表示L与激光原点坐标在激光跟踪仪坐标下的坐标

使用激光跟踪仪和相机同时对标定板进行测量，得到激光跟踪仪坐标系与相机相面坐标系的转换关系，完成对相机的标定，得到激光原点坐标在相机相面坐标系下的坐标和激光方向在相机相面坐标系下的表示；

使用激光跟踪仪测量靶标板，得到靶标板坐标系相对于激光跟踪仪坐标系的旋转矩阵R^L'和位置矢量T^L'；使用相机与激光测距仪组合测量靶标板，得到靶标板坐标系相对于相机相面坐标系的旋转矩阵R^C'和位置矢量T^C'；移动若干次靶标板，每次移动后重复使用激光跟踪仪测量靶标板和使用相机与激光测距仪组合测量靶标板，得到激光跟踪仪测量得到的靶标板相对移动量的旋转矩阵R^L和位置矢量T^L，相机与激光测距仪组合测量得到的靶标板相对移动量的旋转矩阵R^C和位置矢量T^C；将激光跟踪仪和相机与激光测距仪组合测量的旋转角和位置矢量分别相减，得到一组位置测量误差以及角度测量误差；所述旋转角由对应的旋转矩阵得到；

将靶标板移动到第N+1个位置，重复获取位置i与位置i+1的位置测量误差以及角度测量误差，得到N组位置测量误差以及角度测量误差；由所述N组位置测量误差以及角度测量误差，得到相对测量精度；

判断所述相对测量精度是否满足精度要求；若满足，则验证成功；反之，则验证失败。

3.根据权利要求1所述的一种高精度六自由度基线测量系统精度验证系统，其特征在于，使用激光跟踪仪标定激光测距仪的激光方向和激光原点坐标的方法为：

调整激光测距仪的出光方向、靶座支撑工装在一维导轨上位置与靶座粘贴位置，对激光测距仪发出的激光进行准直，根据靶座支撑工装移动量和激光测距仪的输出数值进行调节，使得激光出光方向与一维导轨运动方向一致；

将靶座固定粘贴在靶座支撑工装的靶座粘贴位置处，所述靶座粘贴位置标记为A1；将激光跟踪仪固定在距激光测距仪D～1m处；

移动一维导轨上靶座支撑工装至距离激光测距仪约D米处；

使用激光测距仪测量A1距激光出光口的距离，使用激光跟踪仪测量A1在激光跟踪仪坐标系下的坐标值；

沿一维导轨分别移动靶座支撑工装至距激光测距仪D+2m、D+4m、D+6m、…、D+36m、D+38m距离，分别记为A2、A3、A4、…、A19、A20，并用激光跟踪仪测量A2～A20点在激光跟踪仪坐标系下的坐标值；其中，m为米；

根据A1～A20在激光跟踪仪坐标系下的坐标值将A1～A20拟合成一条直线，并依据A1～A20与激光测距仪的距离，以A1为起点、以所述直线的方向建立一条射线，得到所述射线在激光跟踪仪坐标系下的矢量表示L，与射线起点在激光跟踪仪坐标下的坐标作为激光方向在激光跟踪仪坐标系下的矢量表示L，与激光出光口在激光跟踪仪坐标下的坐标