大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定

肖文健; 马东玺; 陈志斌; 张勇; 肖程; 秦梦泽

doi:10.3788/IRLA201645.1118004

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定

肖文健, 马东玺, 陈志斌, 张勇, 肖程, 秦梦泽

文章导航 > 红外与激光工程 > 2016 > 45(11): 1118004-1118004(7)

肖文健, 马东玺, 陈志斌, 张勇, 肖程, 秦梦泽. 大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118004-1118004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118004

引用本文:

Xiao Wenjian, Ma Dongxi, Chen Zhibin, Zhang Yong, Xiao Cheng, Qin Mengze. Pointing uncertainty evaluation of optical axis in larg-scale spatial angle measuring system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1118004-1118004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118004

Citation:

Xiao Wenjian, Ma Dongxi, Chen Zhibin, Zhang Yong, Xiao Cheng, Qin Mengze. Pointing uncertainty evaluation of optical axis in larg-scale spatial angle measuring system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1118004-1118004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118004

大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定

doi: 10.3788/IRLA201645.1118004

1.
军械工程学院军械技术研究所,河北石家庄 050003

基金项目:

国家自然科学基金（51305455）

详细信息

作者简介:
肖文健(1989-),男,博士生,主要从事光电检测和信号处理等方面的研究。Email:xiao_wen_jian@163.com

通讯作者: 马东玺(1980-),男,工程师,博士,主要从事光电检测和光电跟踪等方面的研究。Email:madxnudt@163.com

中图分类号: TH741

Pointing uncertainty evaluation of optical axis in larg-scale spatial angle measuring system

1.
Ordnance Technology Institute,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China

摘要: 由于被测对象相距较远，高精度的公共测量基准难以建立，因此大尺寸空间角测量的难度较大。为了解决大尺寸条件下空间角的现场测量问题，提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法。首先，阐述了大尺寸空间角的测量原理并且设计了测量系统。然后，对测量系统中基于二维振镜的光轴指向不确定度进行了研究，重点分析了各类误差对光轴指向不确定度的影响。最后，利用蒙特卡洛仿真对各项误差所引起的光轴指向不确定度进行评定，为光轴跟踪装置的误差分配及其指向精度的现场评估等工作奠定了基础。
- 大尺寸空间角 /
- 惯性测量 /
- 不确定度评定 /
- 蒙特卡洛
Abstract: Because measured objects are far away, it is difficult to establish a high accurate common measurement reference in the measurement of large spatial angle. In order to achieve the larg-scale spatial angle measurement conveniently, a novel large spatial angle measurement method based on inertial reference was proposed. Firstly, the measuring principle of large spatial angle measurement was explained in detail and the measurement system was designed. Meanwhile, the pointing uncertainty of optical axis based on the two dimensional galvanometer in measurement system was studied and the influence of different errors on optical axis pointing was analyzed. Finally, the pointing uncertainty of optical axis caused by different errors was evaluated using Monte Carlo simulation. The research can lay a foundation for error allocation and pointing accuracy evaluation of the measurement system.
- larg-scale spatial angle /
- inertial measurement /
- uncertainty evaluation /
- Monte Carlo

[1]	Hu Wenchuan, Qiu Zurong, Zhang Guoxiong. Measurement of large-scale spatial angle formed by non-uniplanar lines[J]. Opt Precision Eng, 2012, 20(7):1427-1433. (in Chinese)胡文川, 裘祖荣, 张国雄. 大尺寸空间异面直线夹角的检测[J]. 光学精密工程, 2012, 20(7):1427-1433.
[2]	Maurizio Galetto, Luca Mastrogiacomo, Domenico Maisano, et al. Cooperative fusion of distributed multi-sensor LVM (Large Volume Metrology) systems[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2015, 64(1):483-486.
[3]	Duanmu Qiong, Yang Xueyou, Zhu Jigui, et al. 3D coordinate measurement system based on optoelectronic scanning[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(10):2014-2019. (in Chinese)端木琼, 杨学友, 邾继贵, 等. 基于光电扫描的三维坐标测量系统[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(10):2014-2019.
[4]	Liu Ruimin, Guo Xiqing, Yu Jin. A novel instrument for high precision angle measurement of optical axes[J]. Optik, 2013, 124(12):1132-1135.
[5]	Zhang G X, Yao J W, Qiu Z R, et al. Large-scale spatial angle measurement[J]. CIRP Annals Manufacturing Technology, 2008, 57(1):525-528.
[6]	Geng Lei, Lao Dabao, Yang Xueyou, et al. Key techniques on rotating laser plane coordinate measuring system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(11):2274-2280. (in Chinese)耿磊, 劳达宝, 杨学友, 等. 旋转平面激光坐标测量系统中的关键技术[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(11):2274-2280.
[7]	Li Yan, Fan Dapeng. Development of pointing error and sensitivity analysis of opto-electrical stabilization mechanism[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2008, 30(1):104-109. (in Chinese)李岩, 范大鹏. 光电稳定机构指向误差建模与敏感度分析[J]. 国防科技大学学报, 2008, 30(1):104-109.
[8]	Guo Minghuan, Wang Zhifeng, Zhang Jianhan, et al. Accurate altitude-azimuth tracking angle formulas for a heliostat with mirror-pivot offset and other fixed geometrical errors[J]. Solar Energy, 2011, 85(5):1091-1100.
[9]	Liu Wei, Shi Wenxiao, Cao Jingtai, et al. Bit error rate analysis with real-time pointing errors correction in free space optical communication systems[J]. Optik, 2014, 145(1):324-328.
[10]	Shi Zhaoyao, Zhang Yu, Zhang Bai. Uncertainty evaluation of CMM measurement for gear profile[J]. Opt Precision Eng, 2012, 20(4):766-771. (in Chinese)石照耀, 张宇, 张白. 三坐标机测量齿轮齿廓的不确定度评价[J]. 光学精密工程, 2012, 20(4):766-771.
[11]	Qing Wang, Nick Zissler, Roger Holden. Evaluate error sources and uncertainty in large scale measurement systems[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2013, 29(1):1-11.

[1]	付小懿, 华运韬, 马文来, 崔祜涛, 赵阳. 混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230133-1-20230133-15. doi: 10.3788/IRLA20230133
[2]	李小明, 朱国帅, 郭名航, 刘赢泽, 张崇. 基于光学自准直的旋转轴平行度测量与不确定度分析 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220794-1-20220794-12. doi: 10.3788/IRLA20220794
[3]	张鑫, 宗思光, 李斌, 余扬. 浑浊水体激光后向散射特性仿真与实验研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220280-1-20220280-7. doi: 10.3788/IRLA20220280
[4]	宗思光, 张鑫, 曹静, 梁善永, 李斌. 舰船尾流激光探测跟踪方法与试验 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220507-1-20220507-12. doi: 10.3788/IRLA20220507
[5]	孙春生, 吴依伦. 无人机载光电吊舱观瞄角误差分配方法研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230238-1-20230238-11. doi: 10.3788/IRLA20230238
[6]	杨颖, 张兰强, 饶长辉. 大视场地表层自适应光学系统性能评估方法对比分析 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210744-1-20210744-9. doi: 10.3788/IRLA20210744
[7]	苗澍茁, 安宁, 高健, 温冠宇, 宋清丽, 董雪, 马磊, 范存波. SLR系统地靶数值仿真及数据处理 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200402-1-20200402-9. doi: 10.3788/IRLA20200402
[8]	王琛, 任元, 吴昊, 邱松. 涡旋光束制备及其在惯性测量领域的研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200463-1-20200463-15. doi: 10.3788/IRLA20200463
[9]	平少栋, 傅云霞, 张丰, 任瑜, 孔明. 镜面反射式激光跟踪干涉测长的测量方法研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210624-1-20210624-7. doi: 10.3788/IRLA20210624
[10]	崔晓宇, 陶雨婷, 刘群, 徐沛拓, 刘志鹏, 王晓彬, 陈扬, 周雨迪, 刘东. 采用半解析蒙特卡洛技术模拟星载海洋激光雷达回波信号的软件 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203009-0203009. doi: 10.3788/IRLA202049.0203009
[11]	战俊彤, 张肃, 付强, 段锦, 李英超, 姜会林. 不同湿度环境下可见光波段激光偏振特性研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200057-1-20200057-7. doi: 10.3788/IRLA20200057
[12]	金星, 洪延姬, 常浩, 李南雷. 用于激光微烧蚀冲量测量噪声误差的蒙特卡洛分析方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1102002-1102002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1102002
[13]	黄爱萍, 张莹珞, 陶林伟. 蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422004-0422004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
[14]	徐均琪, 苏俊宏, 葛锦蔓, 基玛格拉索夫. 光学薄膜激光损伤阈值测量不确定度 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806007-0806007(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0806007
[15]	张丽敏, 韩西达, 曹玉岩, 王文攀. 基于空间机构学的Coude光路装调方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 818004-0818004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0818004
[16]	张肃, 付强, 段锦, 战俊彤. 湿度对偏振光传输特性影响的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 511001-0511001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0511001
[17]	高昕, 李希宇, 冯灵洁, 唐嘉. 强度相干成像中符合计数方法的优化与仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3454-3462.
[18]	林勇, 徐智勇, 汪井源, 宋超, 王荣, 耿常锁. 雾环境下非视距散射光通信最佳链路分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 705-710.
[19]	丛日进, 汪井源, 徐智勇, 王荣, 王喆. 长波长红外光大气信道传输 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 927-932.
[20]	秦刚, 杨郁, 张建生. 船舰远程尾流散射光偏振特性的蒙特卡洛模拟 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1730-1736.

点击查看大图

计量

文章访问数: 440
HTML全文浏览量: 69
PDF下载量: 111
被引次数: 0

大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定

doi: 10.3788/IRLA201645.1118004

1. 军械工程学院军械技术研究所,河北石家庄 050003

作者简介:
肖文健(1989-),男,博士生,主要从事光电检测和信号处理等方面的研究。Email:xiao_wen_jian@163.com

通讯作者: 马东玺(1980-),男,工程师,博士,主要从事光电检测和光电跟踪等方面的研究。Email:madxnudt@163.com

收稿日期: 2016-03-05
修回日期: 2016-04-15
刊出日期: 2016-11-25

基金项目:

国家自然科学基金（51305455）

中图分类号: TH741

关键词:

摘要: 由于被测对象相距较远，高精度的公共测量基准难以建立，因此大尺寸空间角测量的难度较大。为了解决大尺寸条件下空间角的现场测量问题，提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法。首先，阐述了大尺寸空间角的测量原理并且设计了测量系统。然后，对测量系统中基于二维振镜的光轴指向不确定度进行了研究，重点分析了各类误差对光轴指向不确定度的影响。最后，利用蒙特卡洛仿真对各项误差所引起的光轴指向不确定度进行评定，为光轴跟踪装置的误差分配及其指向精度的现场评估等工作奠定了基础。