專利名稱：三線陣ccd相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于攝影測量技術(shù)領(lǐng)域，是涉及攝影測量相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定設(shè)備。
背景技術(shù)：
三線陣CCD測量相機的光電掃描成像部分是由光學(xué)系統(tǒng)焦平面上的三個線陣CCD傳感器組成的。這三個線陣CCD A、B、C相互平行排列并與航天飛行器飛行方向垂直。當(dāng)航天飛行器飛行時，每個CCD以一個同步的周期N連續(xù)掃描地面并產(chǎn)生三條相互交迭的條帶圖像As、Bs、Cs。這三個CCD的成像角度不同。垂直對地成像的稱為正視傳感器，向前傾斜成像的稱為前視傳感器，而向后傾斜成像的是后視傳感器。如附圖1所示，B為正視傳感器，A為前視傳感器，C為后視傳感器。推掃所獲取的條帶圖像As、Bs、Cs的視角也不同。
在攝影測量過程中(如附圖2所示)，如果知道每一個掃描時刻N時三線陣CCD相機的外方位元素(XN，YN，ZN，θN，N，ΨN，)，即相機座標(biāo)系的原點在地球座標(biāo)系中的位置和姿態(tài)角，知道三線陣CCD相機的內(nèi)方位元素，即相機的主距f、主點位置(xo，yo)和交會角γ，那么地面上任一物點Pi(Xi，Yi，Zi)點在三個不同時刻NA、NB、Nc時在三條線陣CCD A、B、C上的像點座標(biāo)(xA，yA)、(xB，yB)和(xC，yC)就可完全確定了。反之，如果能夠求出對應(yīng)Pi的像點座標(biāo)(xA，yA)，(xB，yB)和(xC，yC)，則可以計算出Pi的座標(biāo)(Xi，Yi，Zi)，這就是三線陣CCD相機進行立體攝影測量的原理。
前面提到，三線陣CCD相機進行立體攝影測量，必需知道相機的主距f、主點位置(xo，yo)和交會角γ。主距和主點位置叫內(nèi)方位元素。前視相機和正視相機、后視相機和正視相機間光軸的夾角叫交會角。相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定精度是直接關(guān)系到三線陣CCD攝影測量相機測量精度的重要因素。三線陣CCD相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定，不同于畫幅式相機的標(biāo)定。用于三線陣CCD相機標(biāo)定設(shè)備包括標(biāo)定轉(zhuǎn)臺、平行光管、T4經(jīng)緯儀等。
本實用新型的詳細(xì)內(nèi)容為了解決背景技術(shù)在利用光電測量相結(jié)合的方法，進行數(shù)據(jù)測量時，要通過人工瞄準(zhǔn)測量進行數(shù)據(jù)采集，測量精度受技術(shù)人員讀數(shù)和瞄準(zhǔn)設(shè)備精度影響，數(shù)據(jù)記錄繁瑣、耗時，數(shù)據(jù)整理工作量大，相機標(biāo)定不能自動化的問題，本實用新型的目的是將要設(shè)計一套設(shè)備，實現(xiàn)三線陣CCD相機的內(nèi)方位元素、交會角的亞像元精度標(biāo)定，從而保證三線陣CCD相機攝影測量精度。同時標(biāo)定工作簡便快捷。
本實用新型包括標(biāo)定轉(zhuǎn)臺、被測三線陣CCD相機、平行光管、光學(xué)平臺。標(biāo)定轉(zhuǎn)臺包括水平軸、承載臺、垂直軸，在平行光管中安裝星點孔分劃板產(chǎn)生平行光，平行光管對準(zhǔn)標(biāo)定轉(zhuǎn)臺上的承載臺；其特征在于還包括第一感應(yīng)同步器、第二感應(yīng)同步器、第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)臺電控單元；標(biāo)定轉(zhuǎn)臺、被測三線陣CCD相機、平行光管都安裝在光學(xué)平臺上，平行光管的高度使被測三線陣CCD相機的正視相機水平時能對準(zhǔn)平行光管中心視場，在水平軸和垂直軸上分別安裝用于角度測量的第一感應(yīng)同步器和第二感應(yīng)同步器，在標(biāo)定轉(zhuǎn)臺上分別安裝用于轉(zhuǎn)動水平軸及垂直軸的第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機；在轉(zhuǎn)臺電控單元中設(shè)置水平軸和垂直軸的轉(zhuǎn)角步進值、設(shè)置被測三線陣CCD相機對平行光管星點成像的測量點數(shù)，轉(zhuǎn)臺電控單元的輸入輸出接口通過通信電纜與標(biāo)定轉(zhuǎn)臺中的第一感應(yīng)同步器、第二感應(yīng)同步器、第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機的輸入輸出接口連接，用于控制標(biāo)定轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)角角度和轉(zhuǎn)動方向；利用轉(zhuǎn)臺電控單元采集水平軸和垂直軸角度數(shù)據(jù)；利用轉(zhuǎn)臺電控單元控制第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機驅(qū)動標(biāo)定轉(zhuǎn)臺按設(shè)定水平軸、垂直軸的轉(zhuǎn)角步進值轉(zhuǎn)動，利用轉(zhuǎn)臺電控單元對第一感應(yīng)同步器和第二感應(yīng)同步器的輸出角度值進行數(shù)據(jù)采集，測量數(shù)據(jù)直接形成數(shù)據(jù)文件存儲。
本實用新型安裝在光學(xué)平臺上的標(biāo)定轉(zhuǎn)臺、被測三線陣CCD相機、平行光管，被測三線陣CCD相機安裝在標(biāo)定轉(zhuǎn)臺的承載臺上，被測三線陣CCD相機通過標(biāo)定轉(zhuǎn)臺上的水平軸和垂直軸的旋轉(zhuǎn)在高低和水平方向上對平行光管的星點進行掃描，利用軸上角度測量，完成被測三線陣CCD相機的內(nèi)方位元素、交會角標(biāo)定。
本實用新型的積極效果由于本實用新型利用標(biāo)定轉(zhuǎn)臺通過轉(zhuǎn)臺電控單元按設(shè)置的轉(zhuǎn)角步進值對驅(qū)動電機進行控制，轉(zhuǎn)臺電控單元對被測三線陣CCD相機的測量點數(shù)進行控制，控制驅(qū)動電機驅(qū)動標(biāo)定轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，使系統(tǒng)即可自動通過感應(yīng)同步器輸出角度值，利用轉(zhuǎn)臺電控單元對標(biāo)定轉(zhuǎn)臺的角度值進行數(shù)據(jù)采集，測量數(shù)據(jù)直接形成數(shù)據(jù)文件存儲于計算機中，使相機的標(biāo)定快捷方便。而且解決了人員瞄準(zhǔn)、讀數(shù)等影響測量精度的諸多因素，提高了相機的標(biāo)定精度。
本實用新型的標(biāo)定設(shè)備通過標(biāo)定轉(zhuǎn)臺，對大口徑平行光管的星點進行掃描，利用軸上角度測量，使被測三線陣CCD相機內(nèi)方位元素、交會角標(biāo)定達到亞像元精度，從而保證被測三線陣CCD相機攝影測量精度。本實用新型通過承載臺可應(yīng)用于以多個線陣圖像傳感器為敏感器的光電測量系統(tǒng)的內(nèi)方位元素和各線陣間交會角的標(biāo)定。


圖1是背景技術(shù)三線陣CCD相機的工作原理圖圖2是背景技術(shù)三線陣CCD相機攝影測量原理圖圖3是本實用新型標(biāo)定設(shè)備示意圖圖4是本實用新型安裝三線陣相機標(biāo)定轉(zhuǎn)臺正視和局部剖視圖圖5是圖3的側(cè)視圖具體實施方式
本實用新型的一個具體實施例如圖3所示標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1、被測三線陣CCD相機2、平行光管3、光學(xué)平臺4。其中標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1包括水平軸5、承載臺6、垂直軸7、第一感應(yīng)同步器8、第二感應(yīng)同步器9、第一驅(qū)動電機10、第二驅(qū)動電機11、轉(zhuǎn)臺電控單元12。
標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1采用的標(biāo)定轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)圖見附圖4和圖5。主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)動范圍高低-30°～+210°水平±360°測角精度優(yōu)于1.5角秒測角分辨率1角秒水平軸5水平軸軸承環(huán)直徑φ220，平行度小于0.02mm，采用鋼材料制成。承載臺6的尺寸為700mm×500mm×350mm，采用鋼材料或鋁合金制成。承載臺6為矩形框結(jié)構(gòu)，框壁上有T型槽用于安裝被測三線陣CCD相機2。承載臺6剛度要滿足加載被測三線陣CCD相機2后不變形，確保標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1的軸系精度。
垂直軸7軸承環(huán)滾道中徑φ740mm，軸承環(huán)平面度＜2μm，垂直軸7本體上的兩個立柱作水平軸5的兩個支撐，采用鋼材料制成。
第一感應(yīng)同步器8和第二感應(yīng)同步器9采用SFW15型號的感應(yīng)同步器。第一驅(qū)動電機10和第二驅(qū)動電機11采用35HNT2R型號的電機。
平行光管3和光學(xué)平臺4按通用光學(xué)儀器要求即可。平行光管3采用一臺長焦距、大口徑的平行光管。焦距f′＝5000mm，口徑φ600mm的平行光管。光學(xué)平臺4選擇為13米長，1.2米寬的氣浮隔振平臺。
被測三線陣CCD相機2距離平行光管3要滿足標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1回轉(zhuǎn)的要求并盡量靠近平行光管3，以減少雜光影響。轉(zhuǎn)臺電控單元12采用PC機和單片機組成轉(zhuǎn)臺控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采用串行通信實現(xiàn)信息交換。
本實用新型的轉(zhuǎn)臺電控單元12設(shè)有手動和自動控制模式，手動控制模式下，便于被標(biāo)定設(shè)備安裝調(diào)整時操作，自動模式便于標(biāo)定檢測時數(shù)據(jù)采集。
權(quán)利要求1.三線陣CCD相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定設(shè)備，包括標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)、被測三線陣CCD相機(2)、平行光管(3)、光學(xué)平臺(4)，標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)包括水平軸(5)、垂直軸(7)，其特征在于標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)還包括承載臺(6)、第一感應(yīng)同步器(8)、第二感應(yīng)同步器(9)、第一驅(qū)動電機(10)、第二驅(qū)動電機(11)，轉(zhuǎn)臺電控單元(12)；在水平軸(5)和垂直軸(7)上分別安裝用于角度測量的第一感應(yīng)同步器(8)和第二感應(yīng)同步器(9)，在標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)上分別安裝用于轉(zhuǎn)動水平軸(5)及垂直軸(7)的第一驅(qū)動電機(10)和第二驅(qū)動電機(11)；在轉(zhuǎn)臺電控單元(12)中設(shè)置水平軸(5)和垂直軸(7)的轉(zhuǎn)角步進值、設(shè)置被測三線陣CCD相機(2)對平行光管(3)星點成像的測量點數(shù)，轉(zhuǎn)臺電控單元(12)的輸入輸出接口通過通信電纜與標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)中的第一感應(yīng)同步器(8)、第二感應(yīng)同步器(9)、第一驅(qū)動電機(10)、第二驅(qū)動電機(11)的輸入輸出接口連接，用于控制標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)的轉(zhuǎn)角角度和轉(zhuǎn)動方向；利用轉(zhuǎn)臺電控單元(12)采集水平軸(5)和垂直軸(7)角度數(shù)據(jù)；利用轉(zhuǎn)臺電控單元(12)控制第一驅(qū)動電機(10)和第二驅(qū)動電機(11)驅(qū)動標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(1)按設(shè)定水平軸(5)、垂直軸(7)的轉(zhuǎn)角步進值轉(zhuǎn)動，利用轉(zhuǎn)臺電控單元(12)對第一感應(yīng)同步器(8)和第二感應(yīng)同步器(9)的輸出角度值進行數(shù)據(jù)采集，測量數(shù)據(jù)直接形成數(shù)據(jù)文件存儲。
專利摘要本實用新型涉及攝影測量相機內(nèi)方位元素、交會角的標(biāo)定設(shè)備。標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1、被測三線陣CCD相機2、平行光管3、光學(xué)平臺4，標(biāo)定轉(zhuǎn)臺1包括水平軸5、承載臺6、垂直軸7、第一感應(yīng)同步器8、第二感應(yīng)同步器9、第一驅(qū)動電機10、第二驅(qū)動電機11，轉(zhuǎn)臺電控單元12；用標(biāo)定轉(zhuǎn)臺通過轉(zhuǎn)臺電控單元按設(shè)置的轉(zhuǎn)角步進值對驅(qū)動電機進行控制，轉(zhuǎn)臺電控單元對被測三線陣CCD相機的測量點數(shù)進行控制，控制驅(qū)動電機驅(qū)動標(biāo)定轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，使系統(tǒng)即可自動通過感應(yīng)同步器輸出角度值，利用轉(zhuǎn)臺電控單元對標(biāo)定轉(zhuǎn)臺的角度值進行數(shù)據(jù)采集，測量數(shù)據(jù)直接形成數(shù)據(jù)文件存儲于計算機中，使相機標(biāo)定快捷方便。而且解決人員瞄準(zhǔn)、讀數(shù)等影響測量精度的因素，提高了相機的標(biāo)定精度。
文檔編號H04N17/00GK2753080SQ200420012610
公開日2006年1月18日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者劉金國 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所