[发明专利]摆动物体的运动参数动态测量方法及测量系统

权利要求书

1、一种采用传感器测量摆动物体运动参数的动态测量方法，其特征在于测量时将摆动物体置于大地座标系中，使摆动物体的摆动轴线原始位置处于铅垂状态，并以此轴线与当地水平面交点为大地座标系原点，在摆动物体上安置位于通过摆动轴线并垂直于水平和相互垂直的两个平面内的标志线(2′、2″、2′″、2″″)并使之与摆动轴线距离相等，采用多路同步工作的线阵CCD组成的光电测量头对准各标志线，CCD的安置方向与标志线方向垂直，各光电测量头实时测出标志线离开其原始位置，在有限距离内的线位移量，把同一条标志线上下相隔固定距离的标志线线段在物体摆动时与对应的二个光电测量头的CCD所测出的不同线位移量信息，经过光电信息转换，模拟及数字信号处理送入微机、按以下数学模型运算，并对计算出的参数进行误差实时校正，即可得出摆动物体绕X和Y轴的摆动角及摆心沿垂直轴(Z轴)的位移量：

-R_x(secα_x·cosα_y-1)-R·sinα_y

式中α_x、α_y-物体绕X轴及Y轴的摆动角；

Z-物体摆心在铅垂方向的位移；

H：两标线中心间距；R₁，R₂，R₃：标线中心至摆心距；r：摆轴至标线距。

F₁，F₂，F₃，F₄，F₅-光电测头X₁，X₂，Y₁，Y₂，Z光学系统焦距；

L₁，L₂，L₃，L₄，L₅-光电测头X₁、X₂，Y₁，Y₂，Z的物距；

X₁，X^′₂，Y^′₁，Y^′₂，Z′-光电测头X₁，X₂，Y₁，Y₂，Z所测出标线在象面上的位移量；

△X_dis1(1-1.2) △Y_dis1(1-1.2)-光电测头X₁，X₂，Y₁，Y₂光学系统畸变值。

2、如权利要求1所述的测量方法，其特征在于对标志线在有限距离内的光学成象测量、采用模糊象斑中心测量的方法来确定标志线的位移量、在模拟信号处理电路中将模糊象斑按一定电平值取出其边缘点位置，然后二边缘点位置取平均得出象斑中心位置，通过数学模型算出并从实测数据减去由物距变化时使象高变化带来的误差，从而实现对物距变化误差的实时校正，经事先测出的并对不同位置的镜头畸变值按位置编成表存入计算机，用程序查表法将查出的畸变值与系统倍率之积，经数学模型计算出实际标线位移，从而实现对成象物镜存在畸变引起的畸变误差的实时校正。

3、如权利要求1、2所述的测量方法，其特征在于为精确确定模糊象斑边缘及中心位置，采用匹配饱和放大和二值化浮动阈值电平技术，将标志线信号进行匹配饱和放大，使信号波形接近于有徒直双边的方波波形，以波形峰值的一半为阈值电平，对波形进行二值化处理，从而得出标志线图象边缘点的波形前后沿，由波形前后沿所确定的电路记数脉冲数即表示了图象边缘点的座标位置，取前后沿位置的平均值即得到图象象斑中心的座标。