[发明专利]一种三维小角度测量装置及其用于动态测量三维角度变化量的方法

摘要

发明涉及一种三维小角度测量装置及其用于动态测量三维角度变化量的方法。三维小角度测量装置包括发射/接收装置、反射装置和数据处理计算机，发射/接收装置包括LED光源、十字型通光孔、分光棱镜A、测量镜头和光电探测器。LED光源发出的光，通过十字型通光、分光棱镜A后，再经测量镜头准直后入射至反射装置的反射面，然后反射回测量镜头，最后经分光棱镜A入射到光电探测器。本发明提出的装置能分辨滚动角的微小变动量，实现对空间三维小角度的测量；准直光发射和接收共用一个测量镜头，光学结构简单紧凑；利用多矢量姿态估计的算法计算姿态矩阵，获得三维角度的实时变化量，具有计算量小精度高的特点。

主权项

一种三维小角度测量装置，包括发射/接收装置、反射装置和数据处理计算机，发射/接收装置包括LED光源、十字型通光孔、分光棱镜A、测量镜头和光电探测器，其特征在于，LED光源发出的光，通过十字型通光、分光棱镜A后，再经测量镜头准直后入射至反射装置的反射面，然后反射回测量镜头，最后经分光棱镜A入射到光电探测器；数据处理计算机与光电探测器连通，实时采集图像数据并解算反射装置相对于发射/接收装置的三维角度变化量；所述的光电探测器的光敏面位于测量镜头与分光棱镜A组合而成的光具组的离焦面上；所述反射装置，包括四个平面反射镜和一个分光棱镜B，四个平面反射镜两个为一组，组成夹角为180°－2φ的组合反射镜A和组合反射镜B，分布于分光棱镜B的相邻两则；发射/接收装置发出的平行光经分光棱镜B后分成两束，分别入射至组合反射镜A和B，反射光再次经分光棱镜B后返回，返回发射/接收装置。