一種激光跟蹤儀位置敏感器跟蹤零點的標定方法
【專利摘要】一種激光跟蹤儀光斑位置敏感器PSD跟蹤零點的標定方法，包括以下步驟：對方位電機與俯仰電機進行找零；調整光學跟蹤鏡鏡面水平朝下，并保持鏡面姿態；粗調階段，旋轉方位電機一周，形成一個封閉圓，并估算圓形軌跡的圓心；重新調整俯仰電機姿態，使得PSD光斑位置接近粗調圓心；再次旋轉方位電機一周，則封閉圓形軌跡的圓心即為PSD的跟蹤零點。本發明的方法不需借助任何外部器件即可實現零點標定，具有簡便快捷、經濟高效、準確實用的特點。
【專利說明】一種激光跟蹤儀位置敏感器跟蹤零點的標定方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及儀器測量和校準領域，尤其涉及一種激光跟蹤儀光斑位置敏感器(^80)跟蹤零點的標定方法。

【背景技術】
[0002]激光跟蹤儀是國際上新近發展起來的新型大尺寸空間三維坐標測量儀器，可對運動目標進行實時跟蹤測量，具有安裝操作簡便、測量精度及效率高等優點，是大尺寸工業測量和科學測量的主要手段。
[0003]激光跟蹤儀的基本工作原理是:激光器發射出的測量光束，經過干涉分光鏡分為兩束，一束直接傳輸到干涉儀上，另一束通過跟蹤轉鏡射向目標反射器。經目標反射器反射的光線平行于原光束返回，到達分光鏡后一部分激光束被反射到光斑位置敏感器上，另一部分光束經干涉分光鏡反射進入激光干涉儀進行位移干涉測量。當目標反射器移動時，跟蹤頭必須實時調整光束方向對準反射器，激光干涉儀才能進行空間距離測量。所以跟蹤控制是實現干涉測量的前提。
[0004]通常跟蹤控制系統采用？30作為反饋傳感器。安裝過程中由于？30的姿態調節、光路調節不能夠達到理想狀態，因此的幾何中心不一定與激光束經平面鏡及靶球原路返回照射到的跟蹤零點重合。而控制系統的目標是控制二維轉臺旋轉使得脫靶量為0。因此？30跟蹤零點的準確標定對于控制系統及精密測量甚為重要，迫切需要一種操作簡便快捷、成本低、又不影響精度的跟蹤零點的標定方法。


【發明內容】

[0005]基于上述問題，本發明提出了一種激光跟蹤儀光斑位置敏感器跟蹤零點的標定方法，主要用于？30跟蹤零點的快速準確標定，進而實現激光跟蹤儀的精密跟蹤控制。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供了一種激光跟蹤儀光斑位置敏感器？30跟蹤零點的標定方法，包括下列步驟:
[0007]對方位電機與俯仰電機進行找零；
[0008]調整光學跟蹤鏡鏡面水平朝下，并保持鏡面姿態；
[0009]粗調階段，旋轉方位電機一周，形成一個封閉圓，并估算圓形軌跡的圓心；
[0010]重新調整俯仰電機姿態，使得？30光斑位置接近粗調圓心；
[0011]再次旋轉方位電機一周，則封閉圓形軌跡的圓心即為？30的跟蹤零點。
[0012]所述激光跟蹤儀光斑位置敏感器？30跟蹤零點的標定方法還包括:
[0013]多次重復上述步驟，以評估或提高跟蹤零點的標定精度。
[0014]由上述技術方案可知，本發明的激光跟蹤儀光斑位置敏感器？30跟蹤零點的標定方法不需借助任何外部器件即可實現零點標定，簡化了跟蹤零點標定過程，提高了標定的便利性；通過理論計算加快跟蹤零點標定速度，使得本發明的方法快捷準確；利用跟蹤儀自身的光機結構特點，實現了跟蹤零點的標定，具有經濟高效、方便實用的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的？30跟蹤零點標定方法的原理示意圖。
[0016]其中圖中的附圖標記含義如下:1、俯仰電機，2、方位電機，3、跟蹤反射鏡，4、分光鏡，5、反射鏡，6、跟蹤儀主體，7、激光，8、跟蹤零點，9、？30。

【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0018]本發明的？30跟蹤零點的標定方法不需借助任何外部器件即可實現零點標定，具體原理如下:將跟蹤鏡面調整為水平向下，旋轉方位電機一周，則可以觀測到？30上的光斑位置的變化情況。由于出射光與跟蹤儀豎軸同軸(跟蹤儀已預先進行過精密裝調，兩者基本同軸)，若跟蹤鏡面與出射光不垂直，鏡面反射光線與出射光線呈一特定夾角，旋轉豎軸，則激光光斑軌跡在？30上成圓形。夾角大，則圓形軌跡直徑大，反之亦然。若跟蹤鏡面與出射光垂直，？30上光斑位置不變。實際測量時，只需調整跟蹤鏡面與出射光近似垂直，通過數值計算求出光斑圓形軌跡的圓心即為？30跟蹤零點。
[0019]更具體地，本發明的？30跟蹤零點的標定方法按五個步驟完成:
[0020]步驟一、對方位電機與俯仰電機進行找零；
[0021]步驟二、調整光學跟蹤鏡鏡面水平朝下，并保持鏡面姿態；
[0022]步驟三、旋轉方位電機一周，形成一個封閉圓，并估算圓形軌跡的圓心，此為粗調階段；
[0023]步驟四、重新調整俯仰電機姿態，使得？30光斑位置接近粗調圓心；
[0024]步驟五、再次旋轉方位電機一周，則封閉圓形軌跡的圓心即為？30的跟蹤零點。
[0025]優選地，本發明的？30跟蹤零點的標定方法還包括以下步驟:
[0026]步驟六、多次重復上述步驟五，以評估或提高跟蹤零點的標定精度。
[0027]本發明的方法的上述步驟可以通過手動來完成，通過實際檢測驗證，本發明的方法具有操作簡便、經濟高效、方便實用的特點，并且在光軸豎軸近乎同軸的基礎上，將反射鏡面調整為水平朝下，手動旋轉方位電機一周，上的光斑軌跡成封閉圓形，圓心則為跟蹤零點，具有較高的準確性；本發明利用首次形成的封閉圓心作為初步的跟蹤零點，重新調整跟蹤鏡，使得光斑位置接近初步的跟蹤零點，再次旋轉方位電機一周，則新的封閉圓心即為跟蹤零點，兩個操作步驟就能實現跟蹤零點的標定；
[0028]本發明跟蹤零點的標定不需借助外部設備，也不需要拆裝跟蹤儀的主要部件，只需借助跟蹤儀自帶的軟件，進行一定的數據處理即可完成，操作簡便。
[0029]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種激光跟蹤儀位置敏感器跟蹤零點的標定方法，包括以下步驟: 對方位電機與俯仰電機進行找零； 調整光學跟蹤鏡鏡面水平朝下，并保持鏡面姿態； 粗調階段，旋轉方位電機一周，形成一個封閉圓，并估算圓形軌跡的圓心； 重新調整俯仰電機姿態，使得PSD光斑位置接近粗調圓心； 再次旋轉方位電機一周，則封閉圓形軌跡的圓心即為PSD的跟蹤零點。
2.根據權利要求1所述的激光跟蹤儀位置敏感器跟蹤零點的標定方法，還包括下列步驟: 多次重復上述步驟，以評估或提高跟蹤零點的標定精度。
【文檔編號】G01B11/02GK104315981SQ201410529250
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】董登峰, 周維虎, 勞達寶, 張滋黎, 紀榮祎, 袁江, 劉鑫, 程意 申請人:中國科學院光電研究院