浅谈测量不同坐标系转换应用与研究

浅谈测量不同坐标系转换应用与研究

杨志成

云南华联锌铟股份有限公司 663701

摘要：随着以智能制造为中心的制造能力转换和升级浪潮的到来，企业正在探索实用的自动化生产单元、灵活的智能制造单元、智能制造生产线和自动化物流等智能生产模型，并通过集成实现数字车间和智能工厂的构建。本文对测量不同坐标系转换应用进行分析，以供参考。

关键词：坐标系；转换模型；坐标转换；系统开发

引言

大地坐标系是大地坐标系的一部分，始终是主要问题。大地坐标系可以是局部坐标系，也可以是地理中心坐标系，具体取决于原点相对于地球质心的位置。过去，由于技术限制，人们无法准确地确定地球的中心，毫无疑问，当地坐标系是一个国家或地区的唯一选择。在此坐标系统中，地面点的空间位置通常由平面位置、大地纬度和经度、高斯克吕格平面的直角坐标以及特殊的定位系统表示。也就是说，3D点位高程通常以数学方式投影到2D平板媒体上，而3D高程资讯通常仅被视为地理资讯系统中的属性资讯。二维和三维坐标系之间的这种简单重叠显然不是完整的三维坐标系。

1三坐标测量机在生产线中的作用

本生产线中，自动检测系统由机组中的仪表识别系统、机组中的零件监控系统和机组中的测量机组成。确定导入智能控制系统的数据，以实现数据与质量管理体系的互操作性。线内测量仪采用三叉戟机，在生产过程中自动连续测量多个零件和工艺，以确保零件的一致性和重复。测量机必须在室温下工作，保证测量精度。控制器通过网络连接测量数据自动计算刀具补偿，并自动更新NC机床NC系统的刀具补偿。如果需要，将执行第二次编辑以确保零件的编辑质量。

2国家坐标系转换

国家坐标系统包括北京坐标54和80。这两个坐标系的转换在工程实践中很常见。转换主要涉及原始工程观测数据的转换、计算和转换；编辑和处理地形图面：转换测量控制点坐标等。在转换之前，您必须了解两个坐标系统的不同特性。北京54坐标系统和国家80坐标系统分别使用krassovsky椭球体和1975国际椭球体。如果您要取得北京坐标系统54上的测量点的坐标，而北京坐标系统80上的测量点的坐标，您可以先取得其大地测量位置，再结合高斯投影的正计算公式，即可取得北京坐标系统80上测量点的空间直角坐标虽然这种坐标系统转换方法较为常见，但在转换过程中会遇到问题，因为转换过程仅考虑椭球体和位置设定的变更，而不考虑坐标系统之间的大地控制点差异。因此，在进行技术测量时，必须考虑到这些算法的缺陷。在很少或没有共同点的测量工作中，可以将国家坐标系统转换套用至本端地形图转换。在施工过程中引入了完整坐标系的概念，以获得更精确的工程测量。最常用于构造测量的坐标系是大地坐标系和高斯平面；笛卡尔坐标系、构造坐标系等。了解每个坐标系统的性质和功能、建立符合技术测量标准的坐标系统，以及结合有效的坐标转换，以根据专案的实际状态完全提高设计测量的精确度。

3坐标系转换模型

转换模型、平面和空间转换模型的选择和精度分析在范围和精度上有所不同。在实践中，根据需要并在实践中选择适当的转换模型。平面转换样板适用于在曲面小于230公里时通常满足精确要求的小型坐标转换。在转换过程中，选择两个以上的公共点，使用最小二乘法获得四个变换参数，然后将模型转换为平面以获得局部平面坐标。使用空间转换样板进行大型坐标转换。在转换过程中，七个参数将首先解析为三个以上的公共点(包括三个以上的公共点)。然后在模型中取代它们，从模型计算目标坐标系统下的空间直角坐标，并将直角坐标转换为地理坐标(坐标转换的精确度与选取共用点直接相关)。若要提高转换的精确度，请尽可能选取具有不同纬度和经度的共用点，以确保选取的点位于范围之外，确保边控制整个范围，并相应地计数点。

4 GNSS坐标转换的VB程序实现

4.1测量常用坐标系

空间直角坐标系统是一种3d坐标系统，其中的轴互垂，其中p点表示作业沿所有三个轴的x、y、z投影。大地坐标系使用大地坐标、纬度和高度来描述空间的位置。通过点p的中午曲面与开始点的中午曲面之间的角度称为地球经度；通过点p处的椭球体法线与赤道曲面(称为大地纬度)之间的角度。点p沿椭球体法线的h距离称为地球高度。测量平面的笛卡尔坐标系是x轴，表示南北方向、正北方向、正y轴、正东方向、正西方向。为了方便起见，专案通常会使用位于测量平面直角坐标系统之下的坐标，也就是说，点的位置会以(x，y)格式表示。地球是椭球体。若要取得平面坐标，通常需要在椭球体上的点和平面上的点之间建立一对一的对映(称为地图投影)。将点、线和面投影到椭球体平面上无法防止长度、角度和面积变形。我们使用高斯投影-krüger将椭球体投影到平面上。为了有效控制变形，krüger将地球椭球体分割为具有一定长度差异的投影带，并对投影带进行编号。

4.2操作界面

操作界面是系统与用户之间的接口，也是用户与计算机之间传输和交换信息的手段。操作界面的设计必须简洁直观。用户界面控件的布局应与程序功能的流程一致。用户界面越好，用户就越愿意使用它来提供满意的用户体验。编程接口由两部分组成:输入接口设计和输出接口设计。(1)输入接口设计。「来源纵坐标区域」栏位必须包含椭球体类型和坐标类型。除了列出常用椭球体类型外，椭球体类型还需要自定义椭圆功能以满足转换本地独立坐标系的要求。转换设置类型选项位于“转换设置”区域中。参考子午线用于用户输入。源坐标输入功能是程序开发的关键要素，需要两个数据输入功能:点到点转换和批处理文件转换。(2)构建输出接口。目标坐标区域与介面设计相同。目标坐标汇出功能必须与来源坐标输入功能相符，才能显示单一使用者介面并储存大量档案。

5坐标转换系统的设计和实现

5.1坐标转换系统实现

为了在坐标变换软件的开发过程中进行个性化，实现软件的模块化设计，并通过文件界面实现模块间的集成。软件中的每个子菜单都以弹出菜单的形式与用户交互。有两种输入坐标的方法:直接输入和输入文件，同时考虑灵活性和批处理。此外，该软件还具有简化的人类特性、源坐标和目标坐标数据以及各种转换格式的相应转换设置，这些转换格式可以轻松地导入和导出到文件中。

5.2三坐标测量机测量数据的坐标转换

确定了三轴测量机与三轴测量机中的控制器之间的零件测量和加工坐标变换之间的关系后，[PROD137]会更改三轴测量机输出测量数据的变换过程，以便三轴测量机和无线电测量机读取的测量值是转换后的坐标值，并且与本地坐标系完全匹配，从而实现在线自动检测。

结束语

验证编辑后，完成零件的已编辑尺寸符合阵列要求，并通过在线自动检测和自动坐标转换达到所需的目标。本课题将实测机的零件数据与机床坐标系进行了比较，修改了实测机软件中的分配程序，建立了坐标变换关系，将三向轴测量直接应用于机床系统，并为今后三向轴机在智能生产线上的应用提供了解决方案。

参考文献

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