CN105444722B - 检测平台姿态变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明检测平台姿态变化的方法，属于精密检测技术领域，解决了现有技术测量范围有限、布局受限、姿态变化方向不明确的技术问题；本发明在被检测平台上均布三个检测点，通过监测其位移变化，在空间坐标系中利用向量的叉乘等运算得到平台在不同坐标轴上的旋转分量；本检测方法，布局合理，姿态变化解算快，为评估平台稳定性及构成闭环控制提供了解决方案。

Description

检测平台姿态变化的方法
技术领域
本发明属于精密检测技术领域，具体涉及一种检测平台姿态变化的方法。
背景技术
在光学组件定位、精密/超精密加工、精密检测等研究领域需要对特定平台的姿态进行监测；调整平台姿态，需要对平台进行监测；评估平台的稳定性也需要对平台进行监测。
传统的对平台监测的手段是通过基于光学干涉原理的测角仪器对平台姿态进行监测，但是存在以下技术缺陷：测量范围有限，不能给出精确的绕特定轴的旋转分量；通过测角仪器驱动单元内部的传感器监测平台的姿态往往不能真实反映平台的变化；平台中心往往会布置其他装置，测角仪器只能布局在平台的外边缘。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测平台姿态变化的方法，解决现有技术存在不能精确给出绕特定轴的旋转分量，以及布局受限的技术问题。
本发明检测平台姿态变化的方法，包括如下步骤：
步骤一：在被检测平台上以等边三角形的形式布置三个检测点，等边三角形的中心与被测平台的中心重合，并以被测平台的中心为原点建立空间直角坐标系X0YZ,其中，X轴垂直于等边三角形的一个边，设此时平台的法向量(0,0,1)；
步骤二：利用位移检测仪器监测被测平台姿态变化的位移；
步骤三：检测被测平台姿态变化后步骤一中的三个检测点的位移，并以被测平台的中心为原点建立空间直角坐标系X`0Y`Z`,并确定被测平台姿态变化后并利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的平台法向量；
步骤四:计算出被测平台姿态变化后的平台法向量分别在Y0Z面和XOZ面的投影向量；
步骤五：通过Y0Z面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台绕X轴的倾角，并通过XOZ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕 Y轴的倾角。
附图说明
图1为本发明检测平台姿态变化的方法中被测平台检测点分布示意图；
图2为本发明检测平台姿态变化的方法中被测平台姿态变化后的示意图；
其中，1、被测平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
具体实施例一：
参见附图1和附图2，本发明检测平台姿态变化的方法，包括如下步骤：
步骤一：在被检测平台上以等边三角形的形式布置三个检测点，等边三角形的中心与被测平台1的中心重合，并以被测平台1的中心为原点建立空间直角坐标系X0YZ，X轴垂直于等边三角形的一个边，设此时平台的法向量(0,0,1)；
步骤二：利用位移检测仪器监测被测平台1姿态变化的位移；
步骤三：检测被测平台1姿态变化后步骤一中的三个检测点的位移，并以被测平台1的中心为原点建立空间直角坐标系X`0Y`Z`,并利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的平台法向量；
步骤四:计算出被测平台1姿态变化后的平台法向量分别在Y0Z面和XOZ面的投影向量；
步骤五：通过Y0Z面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台1绕X轴的倾角，并通过XOZ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕Y轴的倾角。
具体实施例二：
步骤一：在被检测平台1上以等边三角形的形式布置三个检测点A、B和C，△ABC为等边三角形，△ABC的中心与被测平台1的中心重合，并以被测平台1的中心为原点建立空间直角坐标系X0YZ,其中，X轴与BC两点连线垂直，设BC两点距离为l，平台初始法向量为
步骤二：利用位移检测仪器监测被测平台1姿态变化的位移；
步骤三：检测被测平台1姿态变化后步骤一中的三个检测点垂直位移D1、 D2和D3，并以被测平台1的中心为原点建立空间直角坐标系X`0Y`Z`，三个检测点A、B和C在平台姿态变化后对应为A`、B`和C`，则
利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的平台法向量n′：
步骤四:计算出被测平台1姿态变化后的平台法向量分别在Y0Z面和XOZ面的投影向量；
步骤五：通过Y0Z面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台1绕X轴的倾角θX，并通过XOZ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕Y轴的倾角θY；
。

Claims (1)

1.检测平台姿态变化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在被检测平台上以等边三角形的形式布置三个检测点，等边三角形的中心与被测平台(1)的中心重合，并以被测平台(1)的中心为原点建立空间直角坐标系X0YZ，X轴垂直于等边三角形的一个边，设此时平台的法向量(0,0,1)；
步骤二：利用位移检测仪器监测被测平台(1)姿态变化的位移；
步骤三：检测被测平台(1)姿态变化后步骤一中的三个检测点的位移，并以被测平台(1)的中心为原点建立空间直角坐标系X`0Y`Z`,并利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的平台法向量；
步骤四:计算出被测平台(1)姿态变化后的平台法向量分别在Y0Z面和XOZ面的投影向量；
步骤五：通过Y0Z面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台(1)绕X轴的倾角，并通过XOZ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台(1)绕Y轴的倾角。
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