针对当前航空叶片检测需求日渐增大的问题,搭建了在线激光检测实验平台,开发设计了激光测量数据采集系统。对采集到的散乱点云数据进行了有效精简处理,并提出了一种入射倾角误差补偿策略。基于UG平台编写grip语言实现了理论轮廓线的快速提取。基本粒子群算法,探究了基于局部轮廓和整体轮廓的测量点集相对理论轮廓曲线的最优位姿匹配问题,实验结果表明选择基于整体轮廓可获得位姿匹配的最优解。对粒子群算法进行改进,求解了位姿匹配运动参数,结果表明,其计算精度明显高于基本粒子群算法的求解结果。

针对传统倾角补偿过程中存在的线性漂移问题, 采用Ⅰ-Ⅱ观测位置和Ⅱ-Ⅰ观测位置倾角修正的平均值进行倾角补偿; 为减小转台转位误差对天顶摄影仪旋转轴倾斜分量的影响, 推导了转位不对称性误差对倾斜补偿的影响; 分析了测站点天文坐标误差对倾角仪状态参数标定的影响.结果表明: 采用改进后的倾角补偿方式可将经纬度误差从0.337″、0.381″提高到0.265″、0.216″; 转台转位不对称性误差控制在1′以内, 可使转位不对称误差对摄影仪旋转轴倾角补偿的影响控制在0.002″以内; 当测站点的天文坐标误差与仪器自身定位精度相当时, 测站点天文坐标误差对旋转轴的倾角补偿的影响较小, 即对天文经度影响在0.007″内, 对天文纬度影响在0.008″内.本文研究对倾角仪参数标定与天顶摄影仪定位的同时测定具有一定帮助.

针对运用数字天顶仪进行天文定位时旋转轴与垂直轴之间存在的轴系偏差, 提出了高精度天顶仪倾角补偿方法。从数字天顶仪倾角补偿原理出发, 引入了倾角仪双轴尺度系数、双轴交角等参数对倾角仪的输出值进行修正, 然后提出了一种双轴倾角仪参数的标定方法。分析了旋转角度对于参数标定的影响, 运用实验数据对标定方法进行了论证。结果显示: 旋转角度会直接影响CCD图像传感器安装角度的标定值。另外, 倾角仪参数的引入提高了数字天顶仪的定位精度, 当旋转角度的误差值在2°以内时, 标定参数的误差对定位结果的影响非常小。

天文定位中常用四参数模型进行坐标转换，在建立四参数模型时未考虑坐标尺度系数和坐标轴之间的夹角变化，因此四参数模型是天文定位中坐标转换的参数简化模型。为了验证四参数简化模型的适用性，在四参数简化模型的基础上建立了六参数模型。从模型建立角度上推导了四参数和六参数模型在定位精度和倾角补偿上的差异性，并对两种模型进行了比较。实验数据的分析结果表明两种模型在天文定位的精度上基本一致，也证明了四参数简化模型的适用性。

数字天顶仪在进行天文定位的过程中存在轴系偏差.为了高准确度地进行倾角补偿,在考虑倾角仪参量的基础上精确推导了倾角的输出数据,并分析了倾角仪参量的准确度对定位结果的影响.得出当倾角仪双轴尺度系数变化值的平方和小于10-6时,倾角仪标定参量的变化对定位结果的影响可以忽略.对数字天顶仪的倾斜角和测站点位置准确度对倾角仪参量的标定准确度的影响进行了分析,结果表明倾角在大于100″时参量标定的准确度较高,当测站点位置误差小于0.23″时对于标定参量的影响较小.

基于多测头光学扫描法对导轨直线度的在位测量方法,提出一种新的倾角补偿的三测头扫描方法。介绍了测量原理,推导了基于最小二乘法的直线度形状重构方法,重构出的形状可精确反映直线度误差的高频成分,且对测量噪声有良好抑制能力。对算法进行了仿真验证,并由实验验证了提出方法的有效性。实验结果表明,该方法可以精确地还原出台阶状的直线度形状,测量标准偏差在10 μm以内。