CN104315981B - 一种激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光跟踪仪光斑位置敏感器PSD跟踪零点的标定方法，包括以下步骤：对方位电机与俯仰电机进行找零；调整光学跟踪镜镜面水平朝下，并保持镜面姿态；粗调阶段，旋转方位电机一周，形成一个封闭圆，并估算圆形轨迹的圆心；重新调整俯仰电机姿态，使得PSD光斑位置接近粗调圆心；再次旋转方位电机一周，则封闭圆形轨迹的圆心即为PSD的跟踪零点。本发明的方法不需借助任何外部器件即可实现零点标定，具有简便快捷、经济高效、准确实用的特点。
Description
技术领域
本发明涉及仪器测量和校准领域，尤其涉及一种激光跟踪仪光斑位置敏感器(PSD)跟踪零点的标定方法。
背景技术
激光跟踪仪是国际上新近发展起来的新型大尺寸空间三维坐标测量仪器，可对运动目标进行实时跟踪测量，具有安装操作简便、测量精度及效率高等优点，是大尺寸工业测量和科学测量的主要手段。
激光跟踪仪的基本工作原理是：激光器发射出的测量光束，经过干涉分光镜分为两束，一束直接传输到干涉仪上，另一束通过跟踪转镜射向目标反射器。经目标反射器反射的光线平行于原光束返回，到达分光镜后一部分激光束被反射到光斑位置敏感器上，另一部分光束经干涉分光镜反射进入激光干涉仪进行位移干涉测量。当目标反射器移动时，跟踪头必须实时调整光束方向对准反射器，激光干涉仪才能进行空间距离测量。所以跟踪控制是实现干涉测量的前提。
通常跟踪控制系统采用PSD作为反馈传感器。安装过程中由于PSD的姿态调节、光路调节不能够达到理想状态，因此PSD的几何中心不一定与激光束经平面镜及靶球原路返回照射到PSD的跟踪零点重合。而控制系统的目标是控制二维转台旋转使得脱靶量为0。因此PSD跟踪零点的准确标定对于控制系统及精密测量甚为重要，迫切需要一种操作简便快捷、成本低、又不影响精度的PSD跟踪零点的标定方法。
发明内容
基于上述问题，本发明提出了一种激光跟踪仪光斑位置敏感器跟踪零点的标定方法，主要用于PSD跟踪零点的快速准确标定，进而实现激光跟踪仪的精密跟踪控制。
为了实现上述目的，本发明提供了一种激光跟踪仪光斑位置敏感器PSD跟踪零点的标定方法，包括下列步骤：
对方位电机与俯仰电机进行找零；
调整光学跟踪镜镜面水平朝下，并保持镜面姿态；
粗调阶段，旋转方位电机一周，形成一个封闭圆，并估算圆形轨迹的圆心；
重新调整俯仰电机姿态，使得PSD光斑位置接近粗调圆心；
再次旋转方位电机一周，则封闭圆形轨迹的圆心即为PSD的跟踪零点。
所述激光跟踪仪光斑位置敏感器PSD跟踪零点的标定方法还包括：
多次重复上述步骤，以评估或提高跟踪零点的标定精度。
由上述技术方案可知，本发明的激光跟踪仪光斑位置敏感器PSD跟踪零点的标定方法不需借助任何外部器件即可实现零点标定，简化了跟踪零点标定过程，提高了标定的便利性；通过理论计算加快跟踪零点标定速度，使得本发明的方法快捷准确；利用跟踪仪自身的光机结构特点，实现了跟踪零点的标定，具有经济高效、方便实用的特点。
附图说明
图1是本发明的PSD跟踪零点标定方法的原理示意图。
其中图中的附图标记含义如下：1、俯仰电机，2、方位电机，3、跟踪反射镜，4、分光镜，5、反射镜，6、跟踪仪主体，7、激光，8、跟踪零点，9、PSD。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的PSD跟踪零点的标定方法不需借助任何外部器件即可实现零点标定，具体原理如下：将跟踪镜面调整为水平向下，旋转方位电机一周，则可以观测到PSD上的光斑位置的变化情况。由于出射光与跟踪仪竖轴同轴(跟踪仪已预先进行过精密装调，两者基本同轴)，若跟踪镜面与出射光不垂直，镜面反射光线与出射光线呈一特定夹角，旋转竖轴，则激光光斑轨迹在PSD上成圆形。夹角大，则圆形轨迹直径大，反之亦然。若跟踪镜面与出射光垂直，PSD上光斑位置不变。实际测量时，只需调整跟踪镜面与出射光近似垂直，通过数值计算求出光斑圆形轨迹的圆心即为PSD跟踪零点。
更具体地，本发明的PSD跟踪零点的标定方法按五个步骤完成：
步骤一、对方位电机与俯仰电机进行找零；
步骤二、调整光学跟踪镜镜面水平朝下，并保持镜面姿态；
步骤三、旋转方位电机一周，形成一个封闭圆，并估算圆形轨迹的圆心，此为粗调阶段；
步骤四、重新调整俯仰电机姿态，使得PSD光斑位置接近粗调圆心；
步骤五、再次旋转方位电机一周，则封闭圆形轨迹的圆心即为PSD的跟踪零点。
优选地，本发明的PSD跟踪零点的标定方法还包括以下步骤：
步骤六、多次重复上述步骤五，以评估或提高跟踪零点的标定精度。
本发明的方法的上述步骤可以通过手动来完成，通过实际检测验证，本发明的方法具有操作简便、经济高效、方便实用的特点，并且在光轴竖轴近乎同轴的基础上，将反射镜面调整为水平朝下，手动旋转方位电机一周，PSD上的光斑轨迹成封闭圆形，圆心则为跟踪零点，具有较高的准确性；本发明利用首次形成的封闭圆心作为初步的跟踪零点，重新调整跟踪镜，使得光斑位置接近初步的跟踪零点，再次旋转方位电机一周，则新的封闭圆心即为跟踪零点，两个操作步骤就能实现跟踪零点的标定；
本发明跟踪零点的标定不需借助外部设备，也不需要拆装跟踪仪的主要部件，只需借助跟踪仪自带的软件，进行一定的数据处理即可完成，操作简便。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法，包括以下步骤：
对方位电机与俯仰电机进行找零；
调整光学跟踪镜镜面水平朝下，并保持镜面姿态；
粗调阶段，旋转方位电机一周，形成一个封闭圆，并估算圆形轨迹的圆心；
重新调整俯仰电机姿态，使得PSD光斑位置接近粗调圆心；
再次旋转方位电机一周，则封闭圆形轨迹的圆心即为PSD的跟踪零点。
2.根据权利要求1所述的激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法，还包括下列步骤：
多次重复上述步骤，以评估或提高跟踪零点的标定精度。
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