[发明专利]基于非正交轴系激光全站仪的三维坐标测量方法

摘要

本发明涉及精密测量仪器，为实现空间点的三维坐标测量，降低仪器设计、加工、装配的难度及成本。本发明，基于非正交轴系激光全站仪的三维坐标测量方法，步骤如下：1、采用两个单轴转台或一个两轴云台及一个激光测距模块构建非正交轴系激光全站仪；2、分别命名两个单轴转台或云台的两个旋转平台为水平转台和竖直转台；3、获取、记录测量轴上标定点对应的测距信息；4、建立非正交轴系激光全站仪测量坐标系O‑XYZ；5、确定标定设备坐标系与非正交轴系激光全站仪测量坐标系之间的转换关系；6、转换到非正交轴系激光全站仪测量坐标系下；7、实现目标点的空间坐标测量。本发明主要应用于设计制造场合。

主权项

1.一种基于非正交轴系激光全站仪的三维坐标测量方法，其特征是，步骤如下：1)、采用两个单轴转台或一个两轴云台及一个激光测距模块构建非正交轴系激光全站仪；2)、分别命名两个单轴转台或云台的两个旋转平台为水平转台和竖直转台，对应旋转中心轴为竖直轴和水平轴，测距模块的激光束为测量轴；3)、将水平转台和竖直转台旋转至零位，利用三坐标测量机、经纬仪测量系统或激光跟踪仪对竖直轴、水平轴及测量轴的参数进行标定，各轴的标定参数包括轴上标定点的空间坐标及该轴的归一化方向向量，并记录测量轴上标定点对应的测距信息；4)、建立非正交轴系激光全站仪测量坐标系O‑XYZ，以竖直轴上标定点为坐标系原点O，以竖直轴为Y轴，方向向上，X轴和Z轴满足右手直角坐标系法则；5)、确定标定设备坐标系与非正交轴系激光全站仪测量坐标系之间的转换关系；6)、根据两坐标系之间的转换关系，将各轴上标定点的空间坐标及该轴的归一化方向向量转换到非正交轴系激光全站仪测量坐标系下，作为各轴的初始结构参数；7)、根据上述各轴初始结构参数，基于欧拉角和四元数方法，建立空间目标点的空间坐标与指向该目标点时水平转台和竖直转台旋转的角度及测距模块提供的测距信息之间的数学关系，实现目标点的空间坐标测量。