基于摄像机光轴引导的激光经纬仪测量技术研究-仪器科学与技术专业论文.docx

problems are pointed out. Aiming at the problems, we report a novel precise guiding method based on the optical axis of camera. Based on the study of the coordinate transformation theory, the relationship between the camera optical axis and theodolite measurement system is established. The principles and methods of the relevant automatic focusing are studied. After that, we design a circuit to archive the automatic focusing function. An experimental system is built up, and experiments about the methods reported above are made. At last, a thorough analysis of the errors of the measurement system is carried out. KEY WORDS：large-size equipment, theodolite, precise guiding, automatic focusing 目 录 第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 大型装备及大尺寸测量发展概况2 1.2.1 大型装备发展背景及现状2 1.2.2 大尺寸测量发展及应用概况2 1.3 课题研究背景及本论文主要研究内容6 1.3.1 课题研究背景6 1.3.2 课题研究意义7 1.3.3 本论文主要研究内容7 第二章 视觉引导经纬仪测量基本理论8 2.1 经纬仪测量系统8 2.1.1 经纬仪透视投影模型8 2.1.2 双经纬仪测量系统9 2.2 异面交会测量原理10 2.3 测量点坐标误差分析 11 2.3.1 点位方差法 11 2.3.2 交会误差分析12 2.4 本章小结14 第三章 基于摄像机光轴的精确引导策略15 3.1 视觉引导经纬仪测量系统15 3.2 测量系统坐标系转换17 3.2.1 坐标转换模型17 3.2.2 转换模型解算方法19 3.2.3 系统坐标转换模型确立20 3.3 基于摄像机光轴的精确引导方法23 3.4 本章小结25 第四章 视觉引导相机的自主调焦与控制26 4.1 自动调焦分析26 4.1.1 调焦原理26 4.1.2 图像质量分析方法26 4.2 自动调焦设计35 4.2.1 图像区域选择35 4.2.2 区域大小设置36 4.2.3 一维搜索算法选择36 4.2.4 调焦操作38 4.3 镜头驱动电路设计40 4.3.1 镜头自主调焦电路总体设计思路40 4.3.2 单片机外围电路40 4.3.3 电源模块电路41 4.3.4 控制信号选择电路42 4.4 本章小结43 第五章 实验及误差分析44 5.1 系统平台组成44 5.1.1 系统硬件平台组成44 5.1.2 系统测量软件组成45 5.2 测量实验46 5.2.1 测量系统对空间点重复性测量实验 46 5.2.2 测量系统对空间点精度测量实验48 5.2.3 引导相机自主调焦与控制实验49 5.3 测量系统误差分析50 5.4 本章小结51 第六章 总结与展望52 6.1 全文工作总结52 6.2 工作展望53 参考文献54 发表论文及参加科研情况说明57 致 谢58 第一章 第一章 绪论 PAGE PAGE 10 第一章 绪论 1.1 引言 伴随着我国在科技领域取得的重大突破，我国的国民经济也得到迅猛发展， 对大型装备的需求也日益加深 HYPERLINK \l _bookmark0 [1]。大型装备如航空母舰、航天飞船、高铁动车等 的设计和制造能力是综合国力的重要体现 HYPERLINK \l _bookmark1 [3]。先进的大型装备制造技术为国防建 设、工业装备、交通运输等行业的发展提供了技术保障，为社会进步提供了有力 支撑 HYPERLINK \l _bookmark2 [4]。 大型装备在生产加工的过程中与普通装备的生产加工不同，其制造尺寸大， 对生产设备、生产场地的要求导致了大型装备的制造无法直接整装生产，而需要 通过分段设计、分段制造、分段拼接、再整装的过程实现 HYPERLINK \l _bookmark3 [6