一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置，属于航空相机参数测量技术领域。在航空相机三个轴系上设置双轴倾角传感器、单轴倾角传感器和角度传感器，对三个轴系进行不同角度旋转，利用多种传感器实时测量不同位置点的角度变化量；进行数据处理得到三个轴系在光轴经过位置重合点的轴系误差；经过位置重合点轴系误差得到三轴航空相机在三个轴系角度旋转时的指向误差。优点是：使用多种传感器配合三轴航空相机旋转实时采集倾角信息，设备简单，操作方便灵活，避免引入其余误差；本实用新型专利技术的测量方法不只局限于本发明专利技术提到的三轴航空相机，也可以测量其他多轴姿态稳定平台的轴系误差。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置
本技术涉及航空相机参数测量
，尤其涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置。
技术介绍
航空相机主要由机械轴系支撑结构和光电成像系统组成，可以实施对地面目标的实时图像捕捉，具有其他遥感平台不具备的时效性和灵活性，被广泛的应用在军事侦察、灾害防治、资源探测、商业开发等领域。近年来，航空相机一直在向高分辨率和大视场方向发展，从而对机械结构提出越来越高的要求，轴系误差的存在会导致成像过程中指向误差的产生，进而严重影响成像质量，因此需要对航空相机的轴系误差和指向误差进行测量。目前，航空相机指向误差的测量方法是使用高精度的多轴转台来补偿航空相机轴系旋转角度，利用光电自准直仪的光路模拟光轴路径，通过在成像系统前端粘贴反射镜来测量回转误差，该方法需要用到多种高精密配套设备，存在其余误差项的干扰且装置尺寸较大、操作复杂。
技术实现思路
本技术提出一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置，能够对轴系误差和指向误差进行实时精确测量且操作简单便捷。本技术采取的技术方案是，包括反射镜，透镜和CCD，航空相机基座，外框架，信号采集装置安装在航空相机基座的侧面，双轴倾角传感器一、双轴倾角传感器二、双轴倾角传感器三、双轴倾角传感器四安装在反射镜镜面四个直角端点位置处，该传感器紧贴反射镜镜面且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；单轴倾角传感器一、单轴倾角传感器二、单轴倾角传感器三、单轴倾角传感器四安装在透镜和CCD的旋转轴系框架左右端面的上下圆弧顶位置处，四个单轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；角度传感器与旋转轴固定连接且x轴方向与旋转轴线重合；双轴倾角传感器五、双轴倾角传感器六、双轴倾角传感器七、双轴倾角传感器八安装在外框架的旋转轴系框架上下端面左右端点位置处，四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同，信号采集装置通过信号采集模块采取各传感器的信号，并为各传感器供电，采集到的信号通过信号传输模块上传。本技术有益效果是：使用多种传感器配合三轴航空相机旋转实时采集倾角信息，设备简单，操作方便灵活，避免引入其余误差；本技术首先测量三轴的轴系误差，然后利用数学模型推导出轴系误差导致的指向误差偏差量，建立起轴系误差与指向误差的直接联系，为后续的误差消除工作提供重要参考；本技术的测量方法不只局限于本技术提到的三轴航空相机，也可以测量其他多轴姿态稳定平台的轴系误差。附图说明图1a是本技术中三轴航空相机和测量系统结构示意图；图1b是本技术中测量装置电路原理示意图；图2是本技术中反射镜的旋转轴系双轴倾角传感器安装位置示意图；图3是本技术中透镜和CCD的旋转轴系单轴倾角传感器和角度传感器安装位置示意图；图4是本技术中外框架的旋转轴系双轴倾角传感器安装位置示意图；图5是本技术中各旋转轴系的坐标系及坐标系之间的位移和旋转关系图；图6是本技术中反射镜的旋转轴系误差原理图；图7是本技术中透镜和CCD的旋转轴系误差原理图；图8是本技术中外框架的旋转轴系误差原理图。具体实施方式包括反射镜1，透镜和CCD2，航空相机基座3，外框架4，信号采集装置5安装在航空相机基座3的侧面，双轴倾角传感器一7、双轴倾角传感器二8、双轴倾角传感器三9、双轴倾角传感器四10安装在反射镜1镜面四个直角端点位置处，该传感器紧贴反射镜1镜面且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；单轴倾角传感器一11、单轴倾角传感器二12、单轴倾角传感器三13、单轴倾角传感器四14安装在透镜和CCD的旋转轴系框架左右端面的上下圆弧顶位置处，四个单轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；角度传感器15与旋转轴固定连接且x轴方向与旋转轴线重合；双轴倾角传感器五16、双轴倾角传感器六17、双轴倾角传感器七18、双轴倾角传感器八19安装在外框架的旋转轴系框架上下端面左右端点位置处，四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同，信号采集装置5通过信号采集模块采取各传感器的信号，并为各传感器供电，采集到的信号通过信号传输模块上传。下面结合附图对本技术进行详细说明。如图1a所示，三轴航空相机结构包括反射镜1，透镜和CCD2，航空相机基座3，外框架4。信号采集装置5作为信号采集模块和传感器供电模块集成安装在航空相机基座3的侧面。地面的景物光线首先从航空相机窗口进入反射镜1镜面，光线经过反射镜1镜面的反射折转到达透镜组，最后聚焦于CCD的焦平面形成完整图像。测量系统会实时将各个传感器输出的信号经过信号采集装置5传输到上位机6，解算出在三轴旋转过程中的轴系误差和指向误差。如图1b电路原理示意图所示，双轴倾角传感器一7，双轴倾角传感器二8，双轴倾角传感器三9，双轴倾角传感器四10，单轴倾角传感器一11，单轴倾角传感器二12，单轴倾角传感器三13，单轴倾角传感器四14，角度传感器15，双轴倾角传感器五16，双轴倾角传感器六17，双轴倾角传感器七18，双轴倾角传感器八19分别由信号采集装置5供电，在实验过程中分别将采集的信号实时传输给信号采集装置5的信号采集模块，由信号采集装置5通过信号输出模块传输到上位机6。反射镜1的旋转轴系，透镜和CCD2的旋转轴系和外框架4的旋转轴系的轴线两两垂直。反射镜1的旋转轴系的基准位置为反射镜1镜面朝下与水平面呈45°角，通过轴系旋转负责航空相机±15°的俯仰方向角度需求；透镜和CCD2的旋转轴系的基准为透镜和CCD2的光轴指向方向与飞行器飞行方向平行，通过轴系旋转负责航空相机±5°的偏航方向角度需求；外框架4的旋转轴系的基准为框架底面与水平面平行，负责航空相机±45°的横滚方向角度需求。双轴倾角传感器一7，双轴倾角传感器二8，双轴倾角传感器三9，双轴倾角传感器四10安装位置如图2所示，在反射镜1镜面四个直角端点位置处安装四个双轴倾角传感器，传感器紧贴反射镜镜面且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同。传感器的x轴倾角测量方向与反射镜的旋转轴线垂直，x轴方向可以测量反射镜的轴系在指令控制下实际的旋转角度，当实际旋转角度与指令控制旋转角度存在误差时，x轴输出的角度信号就会与控制指令的信号不相同，就会导致轴系回转误差的产生；y轴倾角测量方向与反射镜旋转轴线平行，y轴理想情况下输出信号应该始终为0，当轴系旋转过程中存在轴系倾角误差时，y轴方向可以测量反射镜轴系旋转过程中产生的轴系倾角误差，倾角误差同样会对指向精度造成影响。单轴倾角传感器一11，单轴倾角传感器二12，单轴倾角传感器三13，单轴倾角传感器四14安装在如图3所示位置处，透镜和CCD2的旋转轴系框架左右端面的上下圆弧顶位置处各安装两个单轴倾角传感器，四个单轴倾角传感器与旋转轴线距离相同。传感器的x轴倾角测量方向与旋转轴线平行，在理想情况下x轴方向输出角度应该一直为90°，当轴系误差存在时，x轴可以测量在轴系旋转过程中产生的轴系倾角误差。角度传感器一15安装位置如图3所示，与旋转轴固定连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置，包括反射镜，透镜和CCD，航空相机基座，外框架，其特征在于：信号采集装置安装在航空相机基座的侧面，双轴倾角传感器一、双轴倾角传感器二、双轴倾角传感器三、双轴倾角传感器四安装在反射镜镜面四个直角端点位置处，且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；单轴倾角传感器一、单轴倾角传感器二、单轴倾角传感器三、单轴倾角传感器四安装在透镜和CCD的旋转轴系框架左右端面的上下圆弧顶位置处，四个单轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；角度传感器与旋转轴固定连接且x轴方向与旋转轴线重合；双轴倾角传感器五、双轴倾角传感器六、双轴倾角传感器七、双轴倾角传感器八安装在外框架的旋转轴系框架上下端面左右端点位置处，四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同，信号采集装置通过信号采集模块采取各传感器的信号，并为各传感器供电，采集到的信号通过信号传输模块上传。/n

【技术特征摘要】
1.一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置，包括反射镜，透镜和CCD，航空相机基座，外框架，其特征在于：信号采集装置安装在航空相机基座的侧面，双轴倾角传感器一、双轴倾角传感器二、双轴倾角传感器三、双轴倾角传感器四安装在反射镜镜面四个直角端点位置处，且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；单轴倾角传感器一、单轴倾角传感器二、单轴倾角传感器三、单轴倾角传感器四安装在透镜和CCD的旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓勤，刘浩，刘强，林洁琼，马润达，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22