用水平儀測量豎直軸線鉛垂度的誤差分析

尹小恰 任順清 陶子英

（哈爾濱工業大學空間控制與慣性技術研究中心，哈爾濱150001）

用水平儀測量豎直軸線鉛垂度的誤差分析

尹小恰 任順清 陶子英

（哈爾濱工業大學空間控制與慣性技術研究中心，哈爾濱150001）

針對用水平儀測量豎直軸線對水平面的垂直度的方法，建立一系列坐標系，用方向余弦陣進行傳遞推導了與水平儀固聯坐標系相對于地理坐標系的姿態關系，從而得出水平儀讀數與垂直度誤差、傾角回轉誤差和角位置等的關系，由此采用最小二乘法計算了非整周回轉軸系的回轉軸線的鉛直度誤差。然后，對于不同的誤差源，包括回轉誤差、水平儀誤差、角位置誤差，以及測試數據量、軸系回轉范圍等因素進行了相應的誤差分析。

垂直度；水平儀；最小二乘法；誤差分析

0 引言

利用水平儀測量整周回轉豎直軸系的傾角回轉誤差，調整其豎直軸線的鉛垂度是一種非常成熟的方法［1］，但有的設備，比如六自由度的交會對接仿真測試設備，它上面的三軸轉臺都是非整周360°的回轉，有的回轉范圍僅有±25°，而且要求其豎直的外環軸軸線與豎直移動導軌平行。文獻［2］論述了用經緯儀測量豎直導軌對水平面的垂直度方法，如果用水平儀測量三軸轉臺的外環軸軸線對水平面的垂直度，則可以測量它們之間的平行度誤差。本文對如何測量旋轉軸的垂直度提出了一種新的非整周測量方法，使水平儀可以測量非整周回轉軸系的軸線鉛垂度，并對非整周測量方法的誤差源和測量精度進行了研究。……