数字摄影测量用于天线热变形测量的精度测试

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1、万方数据2007年第7期测绘通报5文章编号：0494—0911(2007)07—0005．03中图分类号：P234．1文献标识码：B数字摄影测量用于天线热变形测量的精度测试卢成静，黄桂平，李广云(信息工程大学测绘学院，河南郑州450052)AccllracyTestingofAntennaHeatDef0咖ationMeasur哪entUsingDigitaIPhotogr锄llIletryLuchen驴jing，HuANGGui—ping，LIGuanFyun摘要：根据某航天产品的天线在热真空试验过程中进行天线热变形测量的要求，利用高精度数字近

2、景摄影测量技术，在实验室对天线面板及遮挡情况进行模拟试验，测试了天线面板在遮挡情况下的平面度，与经纬仪测量系统测量的结果相比，差值小于±O．05mm，验证了摄影测量方法用于此种测量的可行性。关键词：数字近景摄影测量；天线热变形；遮挡；精度测试一、测试背景xx—x航天产品的天线平面度指标是产品研制过程的关键技术指标，直接影响其收发信息的准街陛与灵敏度。根据xx—x初样研制技术流程，必须验证产品的设计、制造工艺、装配是否满足该产品平面度技术指标要求。热真空试验采用红外加热笼模拟空间热环境。加热笼为纵向条带式，加热带宽度为8mm，间距为12mm；加热笼

3、布置在天线阵面前方，与天线阵面平行，水平距离为100mm，面积覆盖整个天线阵面。测量设备需布置在红外加热笼之外的有效区域内，天线展开状态及红外加热笼如图1(a)所示；热变形测量时，整个天线置于真空室内，如图1(b)所示。由于该产品是在热真空环境中进行测量，因此对测量提出了一些特殊的要求：非接触测量；测量精度优于±0．05mm；天线上局部点热变形数据判读功能；天线平面度计算功能；数据实时采集、分析功能；适用于真空高低温(一90℃～+90℃)、常压高低温及常温常压环境下测量；测量尺寸大，平面尺寸达到了5．4m×1m；有效测量空间小，测量设备距离产品最

4、远仅有3m。另外，热变形测量设备还应能适应真空、高低温环境，材料不得对试验设备和产品造成污染，不能影响试验环境真空度的实现。基于对测量的特殊要求和国外的经验，采用高精度数字近景摄影测量技术来测量该产品的平面度⋯。高精度数字摄影测量技术是建立在专业相机摄影和计算机图像处理基础上的一门新兴测量技术，其研究的重点是物体的几何尺寸及物体在空问的位置、姿态等怛'3j，该技术具有劳动强度小、测量速度快、测量精度高、自动化程度高和对环境条件要求低等特点。本文利用高精度数字摄影测量技术，在常温常压环境中对天线面板及遮挡情况进行模拟试验，并测试了其精度。(a)天线

5、展开状态及红外加热笼示意图(b)真空室图1测量对象及环境收稿日期：2007．01—12作者简介：卢成静(1983一)，男，江苏盐城人，硕士生，主要从事精密工程测量、计算机视觉测量的研究工作。万方数据6测绘通报2007年第7期二、数字摄影测量基本原理三、测试方案摄影测量原理如图2所示，通过两台以上高分辨率的相机对被测物拍摄(或一台相机移动位置再拍摄)，得到物体的两个以上2维影像，经计算机图像匹配处理后得到精确的3维坐标。2维影像在像平面坐标系中是2维坐标值，但在摄影测量坐标系中可以利用摄影焦距参数将像点坐标转换成目标点的两个角度观测值，因而测量原理

6、和经纬仪测量系统是一致的，均是三角形交会法Hj。由于各相机之问无法像经纬仪一样实现精确互瞄，通常采用光束法平差定向技术，它是通过不同位置的相机对多个目标同时测量产生了多余观测量，从而可以解算出相机间的位置和姿态关系以及目标点的3维坐标。设物方点只由i个摄站(i条光线)相交(图2)，则共有i个共线方程，如式(1)，具体计算公式可参考文献[4]。xq—xoj+△x02．olj(X!一X$)+61，(】厂i—y町)+cl，(五一Z町)。jⅡ3J(xf—x町)+63』(K—y町)+c3J(磊一锄)，b一，oj★△，b2．o≈(Xi一盖警)+6勿(yi一】

7、厂影)+e2j(互一Z町)。jB3j(x；一x影)+63j(yi—y印)+c3，(zi—z町)Jf1)图2摄影测量基本原理图1．遮挡情况模拟在实验室对天线面板及遮挡情况进行模拟试验。在室内活动控制架上粘贴上钢条，我们用的是10mm宽的钢尺裁剪而成，相应的间隔也放大至15mm，其中遮挡部分是2m×1．5m，如图3所示。图3模拟遮挡试验2．摄影标志在测量过程中主要用到两种人工标志：圆形定向反光标志RRT(Ret玲ReflectiverIh簧et)和编码标志，如图4所示。圆形定向反光标志的特点是反射亮度比漫射白色标志高出数百甚至上千倍，可以轻松得到被测

8、目标物自身影像“消隐”而RRT标志的构像却特别清晰而突出的“准二值影像”bJ。我们用的是直径为6mm的RRT标志，共布设了100个标志。