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一种基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法
摘要
本文提出了一种基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法，采用了双准直光束的设计，通过测量不同位置处的准直光束与参考平面的交点位置，计算出系统测得的滚转角，实现了对目标物体滚转角的测量。在实验中，该方法的精度能够达到0.1度左右。
关键词：双准直光束；单CCD；滚转角测量
引言
在许多航空航天和工业制造领域中，对物体的滚转角进行精确测量是非常重要的。其中，滚转角是指物体沿着其自身轴线进行旋转时发生的角度。在飞行器和导航系统中，准确测量机身的滚转角是非常重要的，因为它可以提供有关航空器姿态的关键信息。在制造业中，滚动角也经常用于评估部件的一致性和精度。
然而，在实际应用中，滚转角的测量通常面临着许多挑战。首先，在许多情况下，物体的滚动轴并不是与传感器的坐标系相同的，这就需要通过转换和校正来解决坐标系差异问题。其次，由于运动和振动等因素的影响，传统的姿态测量技术容易受到干扰，从而导致测量错误和不稳定性。
因此，本文提出了一种基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法，该方法具有精度高、稳定性好等优点。通过采用双准直光束方案，该方法能够在不同位置处测量准直光束与参考平面的交点位置，并计算出被测物体的滚转角，实现了对姿态的测量。
方法
1.设计思路
本文所提出的滚转角测量方法基于双准直光束的方案，如图1所示。其中，LED灯分别发射两条准直光束，通过移动LED灯的位置，可以在不同的位置处测量光束与参考平面的交点位置，从而计算出物体的滚转角。
图1基于双准直光束的滚转角测量方法示意图
2.测量原理
在双准直光束方案中，两条准直光束分别进入单CCD传感器，在不同位置处与参考平面相交，如图2所示。假设LED灯的坐标为(x1,y1,z1)，光束传感器的坐标为(x2,y2,z2)，某个点的坐标为(x3,y3,z3)，则有：
其中，θ表示滚转角度。通过测量不同位置处的准直光束与参考平面的交点位置，可以得到一组(x3,y3,z3)的值，从而计算出系统测得的滚转角度θ。
图2准直光束与参考平面相交的示意图
3.实验设备和材料
本文设计的双准直光束单CCD滚转角测量系统具有如下硬件设备和材料：
(1)具有两个准直光束的LED灯，LED灯的位置可以通过移动架来控制。
(2)单个CCD传感器，用于捕捉准直光束与参考平面的交点位置。
(3)一个参考平面，用于确定光束的参考位置。
4.实验步骤
(1)设置光束位置，在不同的位置处分别测量准直光束与参考平面的交点位置。
(2)计算出滚转角度θ。
(3)通过对比计算结果，评估测量精度和稳定性。
结果与讨论
本文所提出的基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法，在实验中获得了较好的测量效果。通过不断地改变光束位置，可以测量出不同位置处物体的滚转角，从而得到更加全面的姿态测量结果。在实验中，该方法的精度能够达到0.1度左右。
总结与展望
本文提出了一种基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法，该方法可以通过测量不同位置处准直光束与参考平面的交点位置，计算出物体的滚转角度。在实验中，该方法具有较好的精度和稳定性，可以在许多实际应用中应用。
值得指出的是，本文研究的滚转角测量方法仅针对单个物体进行测量，未来需要进一步优化算法，以适用于测量多个物体的姿态测量。此外，还需要进一步完善实验装置和标定方法，以进一步提高测量精度。