欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種用于激光跟蹤儀的四象限傳感器光斑偏移量測(cè)量方法

文檔序號(hào):9286952閱讀:1157來(lái)源:國(guó)知局
一種用于激光跟蹤儀的四象限傳感器光斑偏移量測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法,特別是用于激光跟蹤儀的四象限傳感器光斑偏移量測(cè) 量方法。屬于精密測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光跟蹤儀是一種高精度的便攜式三維坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備,用于超大空間幾何量精密 測(cè)量和動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量,其具有方便、動(dòng)態(tài)、快速、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 激光跟蹤儀的工作原理是在目標(biāo)點(diǎn)上安置一個(gè)靶鏡,激光跟蹤儀發(fā)出的測(cè)量光入 射到靶鏡上,又返回到跟蹤儀。當(dāng)測(cè)量光入射到靶鏡的中心位置,則激光原路返回照射在四 象限傳感器的中心;當(dāng)靶鏡移動(dòng),激光偏離靶鏡中心時(shí),反射光會(huì)經(jīng)過(guò)光路在四象限傳感器 上產(chǎn)生一個(gè)偏移值,即光斑偏移量。控制器會(huì)根據(jù)光斑偏移量控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整光束方 向直到光斑偏移量為零,實(shí)現(xiàn)對(duì)靶鏡的跟蹤。
[0004] 根據(jù)四象限傳感器的工作原理,傳感器的輸出信號(hào)與光斑偏移量存在等量關(guān)系。 但這種關(guān)系是非線性的超越函數(shù)關(guān)系,為解得光斑偏移量,常用的解算方法有查表法、迭代 法和分段線性插值法等。
[0005] 查表法就是預(yù)先解出每一個(gè)傳感器輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的光斑偏移量,并將結(jié)果存放在 表格內(nèi),查表時(shí)根據(jù)查表地址讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可得到最終結(jié)果。查表法是非常直接、簡(jiǎn)單 的方法,但對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)空間要求較高。迭代法是根據(jù)初始值多次進(jìn)行迭代運(yùn)算,滿足精度要 求或者迭代次數(shù)上限時(shí)停止迭代,并將迭代結(jié)果輸出。這種方法程序存儲(chǔ)量小,但迭代意味 著需要對(duì)反函數(shù)進(jìn)行多次計(jì)算,計(jì)算量較大,對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合不適用,并且迭代 次數(shù)越多計(jì)算結(jié)果的累積誤差越大。分段線性插值法就是在小范圍內(nèi)用分段的直線去擬合 曲線,并用直線段來(lái)代替曲線作近似處理的方法,但是這種方法在計(jì)算精度與分段范圍上 很難平衡,而分段越細(xì)運(yùn)算量越大。綜上,現(xiàn)有的幾種方法不能滿足高精度實(shí)時(shí)解算四象限 傳感器光斑偏移量。
[0006] 為此有必要發(fā)明一種準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)計(jì)算光斑偏移量的方法,以提高激光跟蹤儀的跟 蹤精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)的四象限傳感器光斑偏移量測(cè)量方法,具有高精度、實(shí)時(shí)測(cè)量和計(jì)算簡(jiǎn)單等 特點(diǎn)。
[0008] 為達(dá)到以上目的,本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0009] -種用于激光跟蹤儀的四象限傳感器光斑偏移量測(cè)量方法,該方法包括下述測(cè)量 步驟:
[0010] 首先,將四象限傳感器采用如圖1所示對(duì)角線法布置,即將四象限傳感器的坐標(biāo) 軸相對(duì)于系統(tǒng)位置坐標(biāo)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度。保持激光垂直照射在四象限傳感器上,當(dāng)激光 光斑在系統(tǒng)坐標(biāo)系內(nèi)沿水平(豎直)方向移動(dòng)時(shí),光斑相應(yīng)地在四象限傳感器坐標(biāo)系內(nèi)沿 對(duì)角線方向移動(dòng)。如圖2所示,設(shè)系統(tǒng)的坐標(biāo)系為mOn,四象限傳感器坐標(biāo)系為xOy,激光光 斑中心在四象限坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(X,Y),激光光斑中心在系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(M,N), 激光光斑的半徑為r,則光斑邊界圍成的圓在四象限傳感器坐標(biāo)系下的方程為:
[0011] (x-X)2+(y-Y)2= r2 (1)
[0012] 根據(jù)極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式,
[0013] X = Icos ⑴
[0014] y = lsint (t)
[0015] (2)
[0016] X = I0Cos (t〇)
[0017] Y = l〇sin (t〇)
[0018] 公式(2)中,1是圓上任意一點(diǎn)的極徑,t是圓上任意一點(diǎn)的極角,1。是圓心的極 徑,t。是圓心的極角。
[0019] 將公式(1)轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)系下的方程為:
[0020] I2+ Il -Illn c〇s(/-/")-r (3:)
[0021] 此時(shí),若激光光斑剛好落在四象限傳感器的中心,則傳感器四個(gè)象限輸出的光電 流信號(hào)幅值完全相等,光斑偏移量為零。若激光光斑中心與傳感器中心發(fā)生偏移,傳感器四 個(gè)象限因光輻射量不同輸出幅值不同的光電流信號(hào)。由于光電流很小,要對(duì)每個(gè)象限的輸 出信號(hào)進(jìn)行放大處理。設(shè)I 1,12,13,14表示按逆時(shí)針順序排列的4個(gè)象限的輸出光電流,U i, U2, U3, 1]4分別表示各路電流經(jīng)過(guò)放大后的輸出電壓值,則:
[0022] Uk= β Ik(k = 1,2,3,4) (4)
[0023] 公式⑷中,β為4路放大電路的增益。
[0024] 根據(jù)四象限傳感器工作原理,四象限傳感系統(tǒng)得到的信號(hào)電流與光斑投射在傳感 器光敏面上的面積成正比,設(shè)比例系數(shù)為Α,則公式(4)表示為
[0025] Uk= β I k= β AS k(k = 1,2, 3, 4) (5)
[0026] 公式(5)中,Sk (k = 1,2, 3, 4)是光斑在每個(gè)象限D(zhuǎn)k (k = 1,2, 3, 4)上的光照面積。
[0027] 激光光斑沿系統(tǒng)坐標(biāo)系水平方向的原始偏差信號(hào),也即光斑沿四象限傳感器坐標(biāo) 系對(duì)角線m方向的原始偏差信號(hào)E ni,由相對(duì)象限D(zhuǎn)1, D3上的光照面積求出:
[0028] Eni= S「S3 (6)
[0029] 將公式⑷(5)代入公式(6)有:
[0030] En= U !-U3 (7)
[0031] 同理,激光光斑沿豎直方向的原始偏差信號(hào),也即光斑沿四象限傳感器坐標(biāo)系對(duì) 角線η方向的原始偏差信號(hào)匕為
[0032] En=U2-U4 (8)
[0033] 對(duì)兩個(gè)方向的原始偏差信號(hào)En0 En進(jìn)行歸一化處理得到K "、Kn:
[0034]
[0035] 每個(gè)象限的光照面積在極坐標(biāo)系下利用二重積分來(lái)計(jì)算,則第一象限光照面 積S1為:
V
[0047] 公式(16)是一個(gè)非線性方程組,直接求解異常繁鎖,采用下述方式給予解決:
[0048] 由于光斑中心離開(kāi)坐標(biāo)原點(diǎn)的距離X、Y均遠(yuǎn)小于光斑的半徑r,對(duì)公式(16)取一 級(jí)近似得到:
[0049 _ /t /' _
[0050] 根據(jù)從傳感器信號(hào)處理電路得到的光斑偏移信號(hào)Kni(X,Y)、Kn(X,Y)和已知的光斑 半徑r按照公式(17)求出一組光斑中心在四象限傳感器坐標(biāo)系的近似值(H)。再對(duì) (16)式在(H)處取泰勒展開(kāi),有:
[0051]
[0052] 公式(18)是兩個(gè)關(guān)于ΔΧ、Δ Y的一元二次方程,利用求根公式求出光斑中心坐標(biāo) 的改正值(ΑΧ, ΔΥ)。
[0053] 把光斑中心坐標(biāo)的近似值(X。,Y。)與改正值(Δ X,Δ Y)相加,得到光斑在當(dāng)前位置 四象限傳感器坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確坐標(biāo)(X,Y)。
[0054] 接著,轉(zhuǎn)換四象限傳感器坐標(biāo)系xOy下偏移信號(hào)到系統(tǒng)坐標(biāo)系mOn下。兩個(gè)坐標(biāo) 系間的夾角是45°,根據(jù)坐標(biāo)變換公式,光斑偏移信號(hào)在系統(tǒng)坐標(biāo)系mOn中的表達(dá)式為:
[0055]
[0056] 最后,根據(jù)公式(19)得到光斑在當(dāng)前位置系統(tǒng)坐標(biāo)系中水平和垂直方向上準(zhǔn)確 的偏移量(M,N),進(jìn)而控制偏擺和俯仰方向的電機(jī)準(zhǔn)確進(jìn)行跟蹤。
[0057] 綜上,本發(fā)明方法基于四象限傳感器的工作原理,通過(guò)極坐標(biāo)公式和坐標(biāo)變換公 式建立了四象限傳感器輸出信號(hào)與光斑偏移量之間準(zhǔn)確的等量關(guān)系,利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)把 求解這個(gè)超越函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為求解一元二次方程組,分別計(jì)算出光斑偏移量的近似值與改 正值。整個(gè)測(cè)量方法可以脫離上位機(jī)在普通嵌入式系統(tǒng)中完成,計(jì)算簡(jiǎn)單,操作方便,有利 于激光跟蹤儀的便攜式設(shè)計(jì)。本方法能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測(cè)量激光光斑的偏移量,從而提高激光 跟蹤儀跟蹤精度。
【附圖說(shuō)明】
[0058] 圖1是四象限傳感器布置方式示意圖。
[0059] 圖2是四象限傳感器光斑位置對(duì)比示意圖。
[0060] 圖3是四象限傳感器幾何關(guān)系示意圖。
[0061 ] 圖4是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)布置示意圖。
[0062] 圖5是計(jì)算光斑偏移量流程圖。
[0063] 圖6是偏移量、偏移量近似值、偏移量改正值的曲線圖。
[0064] 圖7是平臺(tái)位移量與計(jì)算出光斑偏移量間的誤差曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0066] 為了驗(yàn)證用于激光跟蹤儀的四象限傳感器光斑偏移量測(cè)量方法的有效性和正確 性。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)采
當(dāng)前第1頁(yè)1 2 
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
孟村| 勐海县| 崇州市| 南丰县| 朝阳县| 旬邑县| 双鸭山市| 长武县| 六盘水市| 泰来县| 资溪县| 宁远县| 永州市| 开封县| 昌乐县| 彰武县| 清苑县| 隆德县| 唐河县| 腾冲县| 淮滨县| 开阳县| 温州市| 尤溪县| 定襄县| 定陶县| 彭山县| 富源县| 南溪县| 孙吴县| 新巴尔虎右旗| 本溪| 安丘市| 河池市| 沛县| 内江市| 崇州市| 尉氏县| 吉木萨尔县| 隆德县| 当涂县|