一种新型光电经纬仪多功能检测设备的设计与研究

　　1　引　言

　　经纬仪等一些精密测量设备在研制出来之后需要首先进行室内的检测,用平行光管模拟无限远处的目标,而检测架是为了将这些不同角度(方位、俯仰)的平行光管固定支撑起来而设计的支撑结构[1]。作为检测设备,其精度必然要比被检测设备的精度至少高一个数量级,为了对精密设备进行检测,检测架必须安装在独立的地基上,而且对平行光管的稳定提出了很高的要求,这样,检测架的结构设计非常重要,温度、气流和震动等都会对检测结构产生影响[2]。

　　以往的检测架只是作为不同角度的平行光管的定位装置,只能对经纬仪的静态精度进行检测,而跟踪精度只能靠运动靶标来检测;可编程运动靶标是一种在室内检测光电跟踪测量设备的装置[3],它也无法给出被检测仪器的动态测角定向误差。本设备既可以检测被检测设备的静态精度,同时也能检测被检设备的动态精度、成像清晰度、模拟空间运动目标及被测设备的跟踪性能,还可以对设备的动态测角定向精度进行检测,这是以前的检测架无法完成的任务。这样就可以大大提升室内的检测质量和检测能力。

　　2　设备的工作原理

　　视向(视角)运动是指运动目标在做任何相对位移运动时,观察者所看到的只是目标在视线方向上的变化。当两个运动方向的物体做任何复杂的三维运动时,它们的相对位置的变化关系除了距离变化之外,在视线上(观察者在一个运动物体上观看另一个运动物体)只有方位和俯仰指向位置的变化,这也是经纬仪测量被测目标的原理。因此本设备不直接模拟被测运动目标的轨迹、速度和加速度,而只模拟被测运动目标相对测量设备视向运动的轨迹、角速度和角加速度。如图1和图2所示当测量设备和被测目标均在地球上空周长上亿千米的圆上作圆周运动时,二者在相距可测的几百千米范围内各自在作方向不同、高度不同的近似直线运动。它的视向运动类似于正弦或余弦曲线,只有一个拐点(在180°方位内),拐点斜率主要取决于两者的高差和空间交叉角。

　　在此检测系统中,旋转臂带动目标平行光管绕A-A轴做360°转动,而可倾珩架带动旋转臂可绕B-B轴做部分转动,检测架结构示意图如图3所示。

　　2.1　视向运动模拟

　　(1)旋转B-B轴,当A-A轴与O-O轴同轴,即αB=0°时,平行光管相对被检测设备的视向运动是方位方向上的转动,如图4所示,平行光管在XOZ平面(水平面)内转动。

　　(2)当A-A轴与O-O轴夹角为90°,即αB=90°时(即图中A-A轴与坐标系Z轴平行),平行光管相对被测设备的视向运动是俯仰方向上的转动,如图5所示,平行光管在XOY平面(垂直面)内转动。