基于惯性基准的大尺寸空间角测量.docx

第24卷第3期2016年3月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.24No.3Mar.2016

文章编号：1004-924X(2016)03-0560-06

基于惯性基准的大尺寸空间角测量

肖文健，马东玺*,张勇，陈志斌

(军械工程学院军械技术研究所，河北石家庄050000)

摘要：针对大型装备装配过程中的大尺寸空间角测量问题，提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法并且设计了相应的测量系统。该测量系统利用自准直原理获取被测轴线方向，通过内部陀螺仪和编码器测量被测轴线在惯性坐标系中的单位向量坐标，然后根据每个被测轴线在公共基准内的单位向量坐标值实现空间角的计算。建立了大尺寸空间角测量的数学模型，并对测量系统的测量不确定度进行分析和计算。最后搭建了测量系统的原理样机并利用原理样机在实验室进行了模拟测量实验。实验结果表明，原理样机的实际测量误差为14,满足了测量精度的要求。该方法采用惯性空间作为公共测量基准，有效地解决了测量大尺寸空间角时测量基准难以建立和传递的难题，使得测量过程更加灵活、高效。

关键词：大尺寸测量；空间角测量；坐标测量；惯性基准；自准直

中图分类号：TH712文献标识码：Adoi:10.3788/OPE0560

Large-scalespatialanglemeasurementbasedoninertialreference

XIAOWen-jian,MADong-xi,ZHANGYong,CHENZhi-bin

(OrdnanceTechnologyInstitute,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050000,China)*CorrespondingAuthor,E-mail:madxnudt@163.com

Abstract:Formeasuringalarge-scalespatialangleduringlargeequipmentassembly,alargespatialanglemeasurementmethodbasedonaninertialreferencewasproposedandacorrespondingmeasurementsystemwasdesigned.Onthebasisofauto-collimationprinciple,atwo-dimensionalgalvanometerwasusedinthemeasurementsystemtoaimthedirectionofmeasuredaxis.Agyroscopeandaphotoelectricencoderwereadoptedtomeasurethevectorcoordinatesofeachmeasuredaxisininertialcoordinatesystem.Then,thespatialanglebetweenmeasuredaxeswascalculatedbytheirvectorcoordinatesinthepublicreference.Themathematicalmodeloflarge-scalespatialanglemeasurementwasbuiltandthemeasurementuncertaintyofthemeasurementsystemwasanalyzedandcalculated.Finally14,aprototypewasestablishedandthesimulatedmeasurementexperimentwascariedoutbytheprototypeinlaboratory.Experimentalresultsshowthatthemeasurementerroris,whichmeetstherequirementsoflarge-scalespatialanglemeasurement.Themethodovercomesdifficultiesthatthe