專利名稱：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x及結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，尤其涉及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x及結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)因其測(cè)量速度快等特點(diǎn)，在非地形測(cè)量和工業(yè)測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在大尺度、遠(yuǎn)距離的測(cè)量場(chǎng)合，空氣擾動(dòng)帶給攝影測(cè)量準(zhǔn)確度的不利影響始終未能很好地克服。具體而言，當(dāng)被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(即由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置)的范圍較寬且距離數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x較遠(yuǎn)時(shí)，測(cè)量環(huán)境中的空氣擾動(dòng)就會(huì)造成被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的各目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)值整體偏移這些目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，而目前通常采取長(zhǎng)時(shí)間多次測(cè)量以求解各目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的平均值的方式來(lái)減小空氣擾動(dòng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，但這種方式降低了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的工作效率，不適用于要求快速測(cè)量的場(chǎng)合。授權(quán)公告號(hào)為CN101694370B的發(fā)明專利(下稱參考文獻(xiàn))提供了一種大尺寸工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)的空間誤差場(chǎng)獲取方法，該方法使用了一種基準(zhǔn)裝置，并先后通過(guò)攝影測(cè)量系統(tǒng)和激光跟蹤儀對(duì)該基準(zhǔn)裝置中多個(gè)相同的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，從而得到的空間測(cè)量場(chǎng)和空間基準(zhǔn)場(chǎng)，并由此獲得攝影測(cè)量系統(tǒng)的空間誤差場(chǎng)，最后再根據(jù)由空間誤差場(chǎng)建立的空間誤差場(chǎng)模型對(duì)攝影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。根據(jù)其說(shuō)明書的記載，該參考文獻(xiàn)實(shí)際上是利用激光跟蹤儀較高的測(cè)量精度來(lái)幫助確定攝影測(cè)量系統(tǒng)的像面、基線等誤差，這些誤差主要與測(cè)量環(huán)境的照明條件、攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方案和測(cè)量布局的因素有關(guān)，但并不涉及空氣擾動(dòng)的因素。并且，空氣擾動(dòng)對(duì)攝影測(cè)量準(zhǔn)確度的影響是在對(duì)待測(cè)定物(如大型設(shè)備、工件等)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)才會(huì)考慮，對(duì)基準(zhǔn)裝置的測(cè)量并不能準(zhǔn)確反映實(shí)際測(cè)量時(shí)的空氣擾動(dòng)情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量準(zhǔn)確度帶來(lái)不利影響的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)及可以用于該系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x。本發(fā)明的一種結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，包括:被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣，所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的數(shù)量為至少兩臺(tái)，并能同時(shí)觀測(cè)所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中所有的目標(biāo)點(diǎn)；該系統(tǒng)使用了至少一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀，由該激光跟蹤儀所跟蹤的反射器固定在被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中并與其中的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物建立有確定的相對(duì)位置；并且，由這至少一個(gè)與反射器建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)與激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定；其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過(guò)鏡頭被感光元件所接收。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)與參考文獻(xiàn)的主要區(qū)別在于:第一，本發(fā)明實(shí)際是對(duì)待測(cè)定物進(jìn)行測(cè)量，而參考文獻(xiàn)是對(duì)其專用基準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)量。其中，“待測(cè)定物”的含義是指，通過(guò)測(cè)量能夠了解其幾何情況，并根據(jù)所了解的幾何情況能夠?qū)ζ涫褂眠M(jìn)行評(píng)價(jià)的物體。然而，參考文獻(xiàn)并不對(duì)基準(zhǔn)裝置的使用進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用該基準(zhǔn)裝置只是為了獲得攝影測(cè)量系統(tǒng)本身的測(cè)量誤差。因此，所述待測(cè)定物與基準(zhǔn)裝置是不同的概念。第二，本發(fā)明將被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的至少一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)作為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)與激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定。這樣設(shè)定的原因在于，實(shí)際測(cè)量環(huán)境中的空氣擾動(dòng)會(huì)造成被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的各目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)值整體偏移這些目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，因此，對(duì)于空氣擾動(dòng)的影響，只要控制最少一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))的坐標(biāo)偏移，就能對(duì)其他目標(biāo)點(diǎn)的的坐標(biāo)偏移進(jìn)行約束。從上述區(qū)別可知，本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)測(cè)環(huán)境中的空氣擾動(dòng)情況對(duì)各目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量進(jìn)行實(shí)時(shí)地調(diào)整，從而有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量準(zhǔn)確度帶來(lái)不利影響。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值最好按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，通過(guò)激光跟蹤儀標(biāo)定反射器，并根據(jù)該反射器與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)激光跟蹤儀的坐標(biāo)值；其次，以基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。由此，通過(guò)各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x只測(cè)量所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)，從而可減小數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量誤差。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中最好設(shè)有I至3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x測(cè)量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。本發(fā)明的另一種結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，包括:被測(cè)目標(biāo)群，所述被測(cè)目標(biāo)群劃分為至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣，每處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣均由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x具有使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x得以觀測(cè)到所述被測(cè)目標(biāo)群內(nèi)至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)具有測(cè)量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且，任意一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x所同時(shí)觀測(cè)；該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀，每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中均固定有與該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物建立有確定相對(duì)位置的反射器，且每一個(gè)反射器均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀所跟蹤；并且，在每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中，由與固定在該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的反射器建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定；其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過(guò)鏡頭被感光元件所接收。本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)相比于第一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)主要區(qū)別在于增加了使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)，并且二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)中具有測(cè)量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，這樣，就能夠提高數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的觀測(cè)范圍，使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)Υ蟪叨鹊谋粶y(cè)目標(biāo)群進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所述各被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值最好按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，通過(guò)激光跟蹤儀標(biāo)定相應(yīng)反射器，并根據(jù)該反射器與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)激光跟蹤儀的坐標(biāo)值；其次，以基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量相應(yīng)被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中 各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中各被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中設(shè)有I至3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中，若任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x中的感光元件對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在觀測(cè)該固定目標(biāo)物的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的角度傳感器檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為^度，而通過(guò)感光元件檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為％度、豎直轉(zhuǎn)角為@2度，則將對(duì)所述角度傳感器測(cè)量信號(hào)的補(bǔ)償量確定為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(O2-Q1)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(P2-P1)度。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x測(cè)量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。
本發(fā)明提供的用于上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)，包括支撐本體和同時(shí)安裝在所述支撐本體上的被測(cè)目標(biāo)物和反射器，所述反射器與被測(cè)目標(biāo)物間隔開一定距離以使反射器不會(huì)妨礙數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)物的觀測(cè)，且所述被測(cè)目標(biāo)物和反射器之間建立有確定的相對(duì)位置。本發(fā)明提供的可用于上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x，包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過(guò)鏡頭被感光元件所接收。進(jìn)一步的，所述二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)包括水平碼盤和俯仰碼盤，所述反光鏡安裝在俯仰碼盤的俯仰轉(zhuǎn)軸上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸又通過(guò)支架安裝在水平碼盤上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。顯然，除用于本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)外，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x也可用于其他測(cè)量場(chǎng)合。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的平面布置示意圖。圖3為本發(fā)明通過(guò)感光元件對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行分辨的原理圖。圖4為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x中角度傳感器測(cè)量誤差對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量誤差的影響示意圖。圖5為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x中變焦鏡頭的焦距誤差對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量誤差的影響示意圖。圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式
所使用的一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明具體實(shí)施方式
所使用的一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的第一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示，包括:被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300，所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物310標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物310根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的數(shù)量為四臺(tái)，并能同時(shí)觀測(cè)所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有的目標(biāo)點(diǎn)；此外，該系統(tǒng)使用了一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀200，由該激光跟蹤儀200所跟蹤的反射器400固定在所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中并與其中的一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物310建立有確定的相對(duì)位置；由這個(gè)與反射器400建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物310所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)301，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)301與激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置確定。圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)包括了三個(gè)坐標(biāo)系，第一個(gè)是測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff,Zff),該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)最終所要得到的即是被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在該測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值，當(dāng)激光跟蹤儀200分別與圖中的四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100標(biāo)定了相對(duì)位置后，該激光跟蹤儀200以及四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在測(cè)量坐標(biāo)系W (XW，YW，Zff)的機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)即被確定。第二個(gè)是激光跟蹤儀200的機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu, Zu),當(dāng)激光跟蹤儀200標(biāo)定反射器400后，由于反射器400與基準(zhǔn)點(diǎn)301建立有確定的相對(duì)位置，因此該基準(zhǔn)點(diǎn)301在所述機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu,Zu)下的坐標(biāo)值即被確定。第三個(gè)是基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD，YD，ZD)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD，YD，Zd)是以基準(zhǔn)點(diǎn)301為坐標(biāo)原點(diǎn)建立。以往，由于空氣擾動(dòng)的影響，僅由上述四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100所測(cè)量到的被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值整體發(fā)生了偏移。為了消除空氣擾動(dòng)的影響，圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)可以通過(guò)將所述基準(zhǔn)點(diǎn)301在機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu, Zu)下的坐標(biāo)值以及激光跟蹤儀200在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff,Zw)下的坐標(biāo)值進(jìn)行換算從而得到該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測(cè)量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值；之后，再通過(guò)將激光跟蹤儀200測(cè)量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值與四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100測(cè)量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測(cè)量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，然后，將對(duì)四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100測(cè)量下的各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系W(Xw，Yw，Zff)下的坐標(biāo)值整體進(jìn)行偏移從而使激光跟蹤儀200測(cè)量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xw，Yw，Zff)下的坐標(biāo)值與四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100測(cè)量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xw，Yw，Zw)下的坐標(biāo)值相互吻合。這樣，就使得該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)得的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均通過(guò)了基準(zhǔn)點(diǎn)301與激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置來(lái)確定，由于激光跟蹤儀200的測(cè)量不受空氣擾動(dòng)的影響，因此，本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際上就克服了空氣擾動(dòng)問(wèn)題。然而，由于本發(fā)明的上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)仍然要通過(guò)四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100測(cè)量被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值，因此還存在各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在測(cè)量坐標(biāo)系W (xw，Yw，zw)中標(biāo)定精度等問(wèn)題。因此，本發(fā)明建議將被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀200在測(cè)量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zw)下的坐標(biāo)值；其次，通過(guò)激光跟蹤儀200標(biāo)定反射器400，并根據(jù)該反射器400與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)301之間的相對(duì)位置換算得到該基準(zhǔn)點(diǎn)301在所述機(jī)械坐標(biāo)系U(XujYujZu)下的坐標(biāo)值；其次，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD, Yd, Zd)下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD, Yd, Zd)下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值。顯然，這種方式將進(jìn)一步提高數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度。當(dāng)然，由于該方式仍基于坐標(biāo)融合，因此，所述激光跟蹤儀200實(shí)際上仍視為與各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100標(biāo)定了相對(duì)位置?？梢?jiàn)，本發(fā)明的術(shù)語(yǔ)“標(biāo)定”實(shí)際是指存在相對(duì)位置關(guān)系的意思。為了便于在反射器400與對(duì)應(yīng)被測(cè)目標(biāo)物310之間建立確定的相對(duì)位置，本發(fā)明的上述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了一復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700。具體如圖1所示，該復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700包括支撐本體710和同時(shí)安裝在所述支撐本體710上的被測(cè)目標(biāo)物310和反射器400，所述反射器400與被測(cè)目標(biāo)物310間隔開一定距離以使反射器400不會(huì)妨礙數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)物310的觀測(cè)，且所述被測(cè)目標(biāo)物310和反射器400之間建立有確定的相對(duì)位置。具體的，為了較好的避免反射器400妨礙數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)物310的觀測(cè)，該反射器400最好固定在對(duì)應(yīng)被測(cè)目標(biāo)物310的下方。在本發(fā)明的第一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)。所述的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍可以比第一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍更寬。如圖1、2所示，所述第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)包括:被測(cè)目標(biāo)群600，所述被測(cè)目標(biāo)群600劃分為至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300，每處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300均由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物310標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物310根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100具有使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100得以觀測(cè)到所述被測(cè)目標(biāo)群600內(nèi)至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120具有測(cè)量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且，任意一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100所同時(shí)觀測(cè)；該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀200，每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中均固定有與該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物310建立有確定相對(duì)位置的反射器400，且每一個(gè)反射器400均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀200所跟蹤；并且，在每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中，由與固定在該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中的反射器400建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物310所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)301，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)301與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置確定。本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的具體示例如圖2所示:被測(cè)目標(biāo)群600劃分為四處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300(圖2中每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300的范圍均使用了一個(gè)的矩形虛線框表示)，按照?qǐng)D2的順時(shí)針?lè)较驅(qū)⑦@四處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300依次命名為第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A、第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B、第三被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300C、第四被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300D，在所述這四處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中的被測(cè)目標(biāo)物310均呈矩形陣列，且相鄰被測(cè)目標(biāo)物310之間的間隔距離相等；此外，所述這四處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中均設(shè)有一部前述的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700。在被測(cè)目標(biāo)群600的四周共布置有八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100，同樣以順時(shí)針?lè)较蛞来蚊麨榈谝粩?shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100D、第五數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100E、第六數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100H ;每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的測(cè)量范圍101覆蓋除距離該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100最近的兩行或兩列的被測(cè)目標(biāo)物310外被測(cè)目標(biāo)群600中其他所有的被測(cè)目標(biāo)物310，例如，圖2中，第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A的測(cè)量范圍101覆蓋除B1-B2兩列被測(cè)目標(biāo)物310外被測(cè)目標(biāo)群600中其他所有的被測(cè)目標(biāo)物310，第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B的測(cè)量范圍101覆蓋除B1-B2兩列列端處的幾個(gè)被測(cè)目標(biāo)物310外被測(cè)目標(biāo)群600中其他所有的被測(cè)目標(biāo)物310，第三數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100C的測(cè)量范圍101覆蓋除A1-A2兩行被測(cè)目標(biāo)物310外被測(cè)目標(biāo)群600中其他所有的被測(cè)目標(biāo)物310，其他數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的測(cè)量范圍101以此類推。在被測(cè)目標(biāo)群600的外圍還布置有兩臺(tái)激光跟蹤儀200，分別命名為第一激光跟蹤儀200A和第二激光跟蹤儀200B，第一激光跟蹤儀200A的測(cè)量范圍201覆蓋第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A和第四被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300D中的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700，第二激光跟蹤儀200B的測(cè)量范圍201覆蓋第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B和第三被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300C中的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700。下面以第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A和第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B的測(cè)量對(duì)本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行說(shuō)明。首先，八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100分別對(duì)準(zhǔn)第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A，此時(shí)，第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B、第六數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100H的觀測(cè)范圍的交集將覆蓋第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A中所有的目標(biāo)點(diǎn)；由與上述這些數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x分別標(biāo)定了相對(duì)位置的第一激光跟蹤儀200A對(duì)第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A中的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700上的基準(zhǔn)點(diǎn)301進(jìn)行標(biāo)定；通過(guò)第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B、第六數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100H測(cè)量出第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A中所有目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)301的坐標(biāo)，最后再通過(guò)換算得到第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A中所有目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。此后，八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100分別在各自的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)向第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100D和第八數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100H的觀測(cè)范圍的交集將覆蓋第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有的目標(biāo)點(diǎn)；由與上述這些數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x分別標(biāo)定了相對(duì)位置的第二激光跟蹤儀200B對(duì)第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B中的復(fù)合式被測(cè)目標(biāo)700上的基準(zhǔn)點(diǎn)301進(jìn)行標(biāo)定；通過(guò)第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100D和第八數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100H測(cè)量出第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)301的坐標(biāo)，最后再通過(guò)換算得到第二被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。由于每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100中的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120均具有測(cè)量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，因此，只要通過(guò)角度傳感器測(cè)出各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β，就能夠計(jì)算出該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100旋轉(zhuǎn)后在測(cè)量坐標(biāo)系下的更新位置，從而將數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100轉(zhuǎn)動(dòng)前測(cè)量到的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100轉(zhuǎn)動(dòng)后測(cè)量到的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值統(tǒng)一起來(lái)。根據(jù)水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β進(jìn)行坐標(biāo)值的換算屬于本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，在激光跟蹤技術(shù)、全站儀技術(shù)中均有使用，本發(fā)明對(duì)此不再進(jìn)行贅述。本發(fā)明還的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)使用了二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120，由此帶來(lái)了角度傳感器測(cè)量誤差的問(wèn)題。如圖4所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100對(duì)某一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)Ρ1、Ρ2、Ρ3進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，如果該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100中的角度傳感器對(duì)之前的水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β的測(cè)量角度有誤，就會(huì)使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100得到的圖像矢量V1、V2、V3 (V1、V2、V3分別對(duì)應(yīng)H、Ρ2、Ρ3)整體偏移，且偏移矢量一致。解決角度傳感器測(cè)量誤差的通常方法是利用精度更高的測(cè)角裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。本發(fā)明建議對(duì)角度傳感器的測(cè)量誤差采取的補(bǔ)償方法為:若所述任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100中的感光元件140對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物800標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在觀測(cè)該固定目標(biāo)物800的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的角度傳感器檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為^度，而通過(guò)感光元件140檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為α 2度、豎直轉(zhuǎn)角為β 2度，則將對(duì)所述角度傳感器測(cè)量信號(hào)的補(bǔ)償量確定 為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(α2-αι)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為W2-^1)度。上述建議的補(bǔ)償方法基于圖3所示的原理。圖3中，當(dāng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下分別沿水平和豎直方向旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，固定目標(biāo)物在感光元件140(例如CXD傳感器、CMOS器件等)上的成像800’將沿圖3中箭頭所示的方向橫向移動(dòng)像素X且縱向移動(dòng)像素Y，顯然，像素X對(duì)應(yīng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的水平轉(zhuǎn)角α，像素Y則對(duì)應(yīng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x的豎直轉(zhuǎn)角β。如果感光元件140具有足夠高的分辨率，則感光元件140上每一個(gè)像素的尺寸將很小，例如可達(dá)到5um，同時(shí)，目前的算法水平又可以將成像800’的中心位置精確到十分之一像素，即0.5um,則相對(duì)于IOOmm的鏡頭焦距，該感光元件140對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度達(dá)到一個(gè)角秒(1/3600度)，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的角度傳感器對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度。這時(shí)，通過(guò)感光元件140對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量值對(duì)角度傳感器的測(cè)量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而降低角度傳感器的測(cè)量誤差。將圖3中的像素X和像素Y換算為水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角β的具體計(jì)算方法同樣屬于本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，例如，在激光跟蹤儀中就采用了將CCD (或PSD)上檢測(cè)到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S碼盤的轉(zhuǎn)角控制信號(hào)的技術(shù)。在本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中所使用的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120安裝有反光鏡110，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭130和感光元件140，當(dāng)所述反光鏡110在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡110的外界光線可在該反光鏡110的反射下通過(guò)鏡頭130被感光元件140所接收。然而，除上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100以外，本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中所使用的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100也可以采用與“攝影全站儀”類似的結(jié)構(gòu)(關(guān)于“攝影全站儀”，可參考“論攝影測(cè)量和工程測(cè)量的結(jié)合，張祖勛，地理空間信息，第02卷第6期，2004年12月”)。下面對(duì)圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的結(jié)構(gòu)、其工作原理以及優(yōu)點(diǎn)作具體說(shuō)明。如圖6所示，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100中的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120包括水平碼盤121和俯仰碼盤122，所述反光鏡110安裝在俯仰碼盤122的俯仰轉(zhuǎn)軸EL上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸EL又通過(guò)支架安裝在水平碼盤121上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸AZ旋轉(zhuǎn)。由此，就使得該反光鏡110既能夠繞俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)，又能夠繞水平轉(zhuǎn)軸AZ旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)反光鏡110水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)的二維旋轉(zhuǎn)功能。由于指向該反光鏡110的外界光線可在該反光鏡110的反射下通過(guò)鏡頭130被感光元件140所接收，從而實(shí)現(xiàn)攝影測(cè)量功能。對(duì)于圖1、6所示的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100，由于其將鏡頭130和感光元件140 —并固定在機(jī)座內(nèi)，起到對(duì)鏡頭130和感光元件140的保護(hù)作用；二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120僅用于驅(qū)動(dòng)反光鏡110，極大的簡(jiǎn)化了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的結(jié)構(gòu)和體積。關(guān)于對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的工作原理，如圖7所示，先以數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的機(jī)座上某一基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)，設(shè)由鏡頭130和感光元件140所組成的相機(jī)的坐標(biāo)系為F5 (X，Y，Ζ)，則在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中，相機(jī)坐標(biāo)系F5 (X，Y，Ζ)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Ζ)之間的相對(duì)位置就可以標(biāo)定出來(lái)。測(cè)量時(shí)，反 光鏡110的鏡面分別繞水平轉(zhuǎn)軸AZ和俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)到一定的方位上，這時(shí)，反光鏡110的鏡面在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Ζ)中的方位根據(jù)所檢測(cè)到的水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角計(jì)算得到。從相機(jī)坐標(biāo)系F5 (X，Y，Ζ)發(fā)出指向位于反光鏡110上的被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的矢量V，該矢量V在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)中的起點(diǎn)和方向根據(jù)相機(jī)坐標(biāo)系F5(X，Y，Z)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)之間的相對(duì)位置以及相機(jī)本身的測(cè)量數(shù)據(jù)求得)，然后將該矢量V通過(guò)反光鏡110的鏡面進(jìn)行鏡像后可得到鏡像矢量V’，該鏡像矢量V’在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)中的起點(diǎn)和方向，即為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100對(duì)外界被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)(通過(guò)被測(cè)目標(biāo)物310所標(biāo)記)的測(cè)量值。為使本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量遠(yuǎn)距離目標(biāo)點(diǎn)和測(cè)量近距離目標(biāo)點(diǎn)時(shí)有接近的測(cè)量精度，本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的第一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100和第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100最好使用變焦鏡頭130。如圖5所示，當(dāng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100對(duì)某一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣中的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，這三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3兩兩連線形成一個(gè)空間三角形，如果該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的變焦鏡頭130的焦距存在誤差，那么該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100得到的圖像矢量V1、V2、V3的終點(diǎn)的兩兩連線所形成的空間三角形(如圖5中虛線所示)的大小將相對(duì)于由目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3兩兩連線形成一個(gè)空間三角形的大小進(jìn)行等比例縮放。以本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)為例，說(shuō)明本發(fā)明解決變焦鏡頭焦距誤差的方式。如圖2所示，本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物500所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在其特定觀測(cè)方位上均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100在其特定觀測(cè)方位上通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭130進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100測(cè)量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。圖2中，僅為了便于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而只在第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A中布置了三個(gè)參考目標(biāo)物500 ;顯然，為了對(duì)各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100的變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正，還應(yīng)該在其他的被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300布置至少三個(gè)參考目標(biāo)物500，以使每一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)。下面以第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A進(jìn)行說(shuō)明。在第一被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300A中布置的三個(gè)參考目標(biāo)物500所標(biāo)記的參考點(diǎn)構(gòu)成一空間三角形(如虛線所示),首先通過(guò)激光跟蹤儀標(biāo)定這三個(gè)參考點(diǎn)以及第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A，這樣，就可確定出這三個(gè)參考點(diǎn)在第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A觀測(cè)下的基準(zhǔn)坐標(biāo)值，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A在某一角度下觀測(cè)這三個(gè)參考點(diǎn)時(shí)，這三個(gè)參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離的也可以通過(guò)計(jì)算得到；然后，將第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A轉(zhuǎn)動(dòng)到上面設(shè)定好的觀測(cè)角度下，并通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭的焦距進(jìn)行調(diào)整以使從該第一數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x100A測(cè)量到的這三個(gè)參考點(diǎn)的中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨于上述基準(zhǔn)距離，從而就完成了變焦鏡頭的焦距矯正。當(dāng)然，上述使用的參考目標(biāo)物500也可以由被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中的被測(cè)目標(biāo)物310來(lái)兼作。因?yàn)椋ǔ?huì)依據(jù)設(shè)定好的間隔距離來(lái)安放被測(cè)目標(biāo)物310，換言之，被測(cè)目標(biāo)物310之間的間隔距離在其安裝時(shí)就已經(jīng)確定好了 ；同時(shí)，被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣300中又有與激光跟蹤儀建立了相對(duì)位置的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物310，且該激光跟蹤儀也與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x建立了相對(duì)位置，因此，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的三個(gè)被測(cè)目標(biāo)物310中的任意兩個(gè)之間的基準(zhǔn)距離也可通過(guò)計(jì)算得到。
權(quán)利要求
1.字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x，其特征在于:包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過(guò)鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)包括水平碼盤(121)和俯仰碼盤(122)，所述反光鏡(110)安裝在俯仰碼盤(122)的俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)又通過(guò)支架安裝在水平碼盤(121)上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸(AZ)旋轉(zhuǎn)。
3.合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，包括: 被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300 )，所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300 )由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物(310 )標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物(310)根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置； 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)的數(shù)量為至少兩臺(tái)，并能同時(shí)觀測(cè)所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有的目標(biāo)點(diǎn)； 其特征在于， 該系統(tǒng)使用了至少一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀(200)，由該激光跟蹤儀(200)所跟蹤的反射器(400)固定在所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中并與其中的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物(310)建立有確定的相對(duì)位置；并且 由所述這至少一個(gè)與反射器(400)建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物(310)所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z 影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)(301)，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)與激光跟蹤儀(200)之間的相對(duì)位置確定; 其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過(guò)鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
4.按權(quán)利要求3所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定: 首先，標(biāo)定激光跟蹤儀(200)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 通過(guò)激光跟蹤儀(200)標(biāo)定反射器(400)，并根據(jù)該反射器(400)與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)(301)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)(301)相對(duì)激光跟蹤儀(200)的坐標(biāo)值；其次 以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量所述被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。
5.按權(quán)利要求3或4所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物(500)所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭(130)進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)測(cè)量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。
6.合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，包括: 被測(cè)目標(biāo)群(600)，所述被測(cè)目標(biāo)群(600)劃分為至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)，每處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)均由多個(gè)分別經(jīng)被測(cè)目標(biāo)物(310)標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測(cè)目標(biāo)物(310)根據(jù)待測(cè)定物的形狀進(jìn)行布置； 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)，所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)具有使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)得以觀測(cè)到所述被測(cè)目標(biāo)群(600)內(nèi)至少兩處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)具有測(cè)量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且 任意一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)所同時(shí)觀測(cè)； 其特征在于， 該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀(200)，每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中均固定有與該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中的至少一個(gè)被測(cè)目標(biāo)物(310)建立有確定相對(duì)位置的反射器(400)，且每一個(gè)反射器(400)均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀(200)所跟蹤；并且 在每一處被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中，由與固定在該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中的反射器(400)建立有確定相對(duì)位置的被測(cè)目標(biāo)物(310)所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量該被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)(301)，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)(301)與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀(200)之間的相對(duì)位置確定； 其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過(guò)鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
7.按權(quán)利要求6所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述各被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定: 首先，標(biāo)定激光跟蹤儀(200)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 通過(guò)激光跟蹤儀(200)標(biāo)定相應(yīng)反射器(400)，并根據(jù)該反射器(400)與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)(301)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)(301)相對(duì)激光跟蹤儀(200)的坐標(biāo)值；其次以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量相應(yīng)被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。
8.按權(quán)利要求6 所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:若所述任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)中的感光元件(140)對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物(800)標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在觀測(cè)該固定目標(biāo)物(800)的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè) 二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的角度傳感器檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為度，而通過(guò)感光元件(140)檢測(cè)到的該水平轉(zhuǎn)角為％度、豎直轉(zhuǎn)角為@2度，則將 對(duì)所述角度傳感器測(cè)量信號(hào)的補(bǔ)償量確定為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(α2-αι)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(P2-P1)度。
9.按權(quán)利要求6、7或8所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物(500)所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上均能夠觀測(cè)到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上所能觀測(cè)到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)在其特定觀測(cè)方位上通過(guò)對(duì)其變焦鏡頭(130)進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x(100)測(cè)量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已 知基準(zhǔn)距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量準(zhǔn)確度帶來(lái)不利影響的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)及可以用于該系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x。該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過(guò)鏡頭被感光元件所接收。當(dāng)然，除用于本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)外，該數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x也可用于其他測(cè)量場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01C11/00GK103090854SQ201310028260
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者卡姆·劉 申請(qǐng)人:愛(ài)佩儀中測(cè)(成都)精密儀器有限公司