CN108469831B - 镜面清洁度检测设备的姿态控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置及控制方法。包括被测镜面、被测镜支架、移动平台和用于调整镜面清洁度检测设备姿态的多轴系统，被测镜面固定在被测镜支架，被测镜支架支撑于地面上，多轴系统包括双轴转台机构和机械臂机构，双轴转台机构上安装有镜面清洁度检测设备，双轴转台机构安装在机械臂机构顶端，机械臂机构底部安装在移动平台上；由机械臂机构驱动双轴转台机构及其上的镜面清洁度检测设备移动靠近到被测镜面合适距离范围内，由双轴转台机构带动镜面清洁度检测设备进行精确姿态的转动调整。本发明能够获取清洁度检测设备与被测镜面之间的相对位置和姿态信息，并以确定角度和距离进行工作，结构轻便，易于拆装和实施。

Description

镜面清洁度检测设备的姿态控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种姿态控制装置，尤其是涉及了一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置及控制方法，用于太阳能热发电站镜场巡检机器人对于镜面清洁度检测设备的姿态控制。

背景技术

塔式太阳能热发电系统一般由吸热塔、定日镜阵列、发电机组和储热罐等四个主要部分组成。其中定日镜是塔式太阳能热发电站的主要核心技术和装置，反射率更是其最重要的参数，由于灰尘、废气、粉末等物质堆积，随着使用时间的增加反射率会有所降低，这就需要经常对光热电站镜场的镜面进行清洁度检查并完成清洗。

目前对光热镜场镜面清洁度的检测以人工巡检为主，主要依靠积灰程度和经验来判断是否需要清洗，这一巡检方式存在着劳动强度大、巡检效率低、巡检标准不统一、恶劣环境巡检困难的问题。因此，亟需在光热镜场引进一种镜面清洁度检测设备对每一镜面的清洁度情况进行检测，并记录至数据库。所以，针对这一检测设备的巡检机器人变成了一项重要的课题，而镜面清洁度检测设备在原理上对于检测位置有一定的要求，需要在一定的角度和距离范围内才能完成检测，因此针对这一检测设备的姿态控制装置是其中最重要的部分之一。而传统的姿态控制装置仅包括机械臂和相应的感知传感器，无法对未接触到的平面完成角度测量，同时由于镜场地形较为复杂，无法保证检测设备在巡检过程中姿态保持稳定，这些问题的存在对于完成需要无人参与的镜面清洁度检测工作有着极大的挑战。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置及控制方法，用于太阳能热发电站镜场巡检机器人的关于镜面清洁度检测设备姿态调整，具体是通过传感器测量控制清洁度检测设备调整到精确的角度和距离进行工作，从而保证理想的清洁度检测效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一、一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置：

装置包括被测镜面和被测镜支架，被测镜面固定在被测镜支架，被测镜支架支撑于地面上，被测镜支架和被测镜作为被检测对象，其特征在于：包括移动平台和用于调整镜面清洁度检测设备姿态的多轴系统，所述的多轴系统包括双轴转台机构和机械臂机构，双轴转台机构上安装有镜面清洁度检测设备，双轴转台机构安装在机械臂机构顶端，机械臂机构底部安装在移动平台上。

本发明由机械臂机构驱动双轴转台机构及其上的镜面清洁度检测设备移动靠近到被测镜面合适距离范围内，由双轴转台机构带动镜面清洁度检测设备进行精确姿态的转动调整。在不能保证圆形铝板竖直安装布置情况下，本发明装置和方法依然能保持角度调整的精确性。

所述的双轴转台机构包括圆形铝板、条形铝板、步进电机和舵机，圆形铝板的两端面分别为前端面和后端面，圆形铝板后端面与机械臂机构顶端固定连接，并且圆形铝板后端面安装有步进电机，圆形铝板前端面旁设有条形铝板，步进电机的输出轴穿过圆形铝板中心与条形铝板中部固定连接；圆形铝板前端面靠近边缘处焊接固定有环形内圈，环形内圈外套有环形外圈，环形外圈紧贴在圆形铝板端面上，条形铝板的两端沿圆形铝板径向延伸后与环形外圈固定连接，条形铝板的两端端部各安装有一个激光测距传感器，两个激光测距传感器在条形铝板两端对称布置；条形铝板上还安装有重力加速度陀螺仪传感器，条形铝板中部还安装有舵机，舵机的输出转动轴与U形铝合金支架连接，U形铝合金支架上固定安装固定镜面清洁度检测设备。

所述的机械臂机构包括可伸缩的步进推杆、水平转台、第一机器人舵机、第二机器人舵机和铝合金机械杆，步进推杆竖直布置并且底部固定到移动平台，水平转台固定在步进推杆顶端，水平转台顶面中心安装有第一机器人舵机机身，第一机器人舵机的输出转动轴经一铝合金机械杆与第二机器人舵机机身连接，第二机器人舵机的输出转动轴与另一铝合金机械杆的一端连接，另一铝合金机械杆的另一端作为机械臂机构的末端，其上安装连接。

所述的激光测距传感器的探头中心方向垂直于圆形铝板端面。

所述姿态控制装置启动工作前，镜面清洁度检测设备检测光轴垂直于圆形铝板，条形铝板的长边平行于水平地面。

所述圆形铝板前端面朝向被测镜面，所述的条形铝板前端面朝向被测镜面。

还包括安装在移动平台底部的单片机，双轴转台机构和机械臂机构均连接到单片机，两个机构均通过单片机进行运动控制。

二、一种镜面清洁度检测设备的姿态控制方法，包括以下步骤：

S1：移动平台将所述姿态控制装置运送至被测镜面前方；

启动条形铝板两端布置的激光测距传感器，获得两个激光测距传感器采集到的距离值a和b，估算出检测设备与镜面之间的距离，以平均值(a+b)/2为估算距离值，如果估算的距离值表明不在合适的检测范围(60-100cm)内且距离相差较小，则通过驱动机械臂机构进行距离调节，直至位于检测范围内，以最终距离值为80cm±1cm为准，且a和b的值均不超出检测范围；若距离相差较大，则先通过移动平台进行移动调整，再通过机械臂机构完成调整。

S2：启动重力加速度陀螺仪传感器检测获得条形铝板的空间姿态，驱动步进电机调整条形铝板绕圆形铝板的周向角度位置，保证条形铝板沿圆形铝板径向延伸的边与水平地面平行；

S3：启动条形铝板两端布置的激光测距传感器，获得两个激光测距传感器采集到的距离值a和b，判断两个距离值a和b大小，驱动机械臂机构的水平转台水平转动使得两个距离值满足a＝b；

由于此时水平转台旋转平面并不完全平行于水平地面，那么经过转动调整后条形铝板沿圆形铝板径向延伸的边并不仍与水平地面平行，因此可以继续重复S2和S3，直至满足条形铝板沿圆形铝板径向延伸的边与水平地面平行且两个激光测距传感器采集到的距离值a＝b；

S4：发送脉冲信号控制步进电机的转动带动条形铝板转动一圈，转动过程中通过条形铝板两端布置的激光测距传感器采集角度-距离数据；

S5：根据采集到的离散的角度-距离数据拟合获得角度-距离曲线，从角度-距离曲线找到最大距离值和最小距离值，计算获得步进电机的输出轴与被测镜面之间的相对夹角γ；

S6：重复步骤S2操作，使得条形铝板沿圆形铝板径向延伸的边与水平地面平行；

S7：根据相对夹角γ以及用户输入的镜面清洁度检测设备检测光轴和被测镜面法向之间的夹角α，驱动舵机旋转带动镜面清洁度检测设备旋转角度，进行姿态精确调整。

所述步骤S5中，采用以下公式计算相对夹角γ：

其中，D表示条形铝板上两个激光测距传感器之间的距离，L₁和L₂分别表示最大距离值和最小距离值。

所述步骤S7中，采用以下公式计算驱动舵机的旋转角度，即镜面清洁度检测设备的旋转角度：

β＝|90-α-γ|

其中，α表示镜面清洁度检测设备检测光轴和被测镜面法向之间的夹角，γ表示相对夹角；

若|90-α|>γ，则让舵机带动镜面清洁度检测设备向下转动β度，反之则让舵机带动镜面清洁度检测设备向上转动β度。

本发明的姿态控制方法包括以传感器作为反馈元件，以双轴转台机构和机械臂机构组成的多轴系统作为执行元件，根据不同阶段的误差引入通过传感器和多轴系统的数据融合以确定控制顺序进行协调工作。

本发明的有益效果是：

本发明采用激光测距传感器与重力加速度陀螺仪传感器便可完成对镜面清洁度检测设备的所有姿态信息，并通过相关运动部件的协调运动即可完成姿态调整。此外，本发明采取传感器与多轴系统协调运作，能够实现更准确的姿态检测与定位控制；本发明涉及的检测设备，由于不依赖于视觉传感器，因此可以在夜间完成同样的检测任务，适用于需要全天候检测的工作，这为完成无人参与的镜面清洁度检测工作提供了很好的基础。

附图说明

图1为本发明的装置整体结构图；

图2为本发明的双轴转台机构的三维结构图；

图3为本发明的双轴转台机构的三维结构图；

图4为本发明的双轴转台机构的三维结构图；

图5为本发明的角度-距离数据测量流程框图；

图6为本发明的条形铝板姿态调整流程框图；

图7为实施例步骤S7中用正弦拟合获得的角度-距离曲线图。

图中：1-移动平台；2-机械臂机构；3-双轴转台机构；4-镜面清洁度检测设备；5-被测镜面；6-被测镜支架；7-步进电机；8-圆形铝板；9-环形内圈；10-环形外圈；11-条形铝板；12-激光测距传感器；13-重力加速度陀螺仪传感器；14-舵机；15-U形铝合金支架；16-步进推杆；17-水平转台；18-铝合金机械杆；19-第一机器人舵机；20-第二机器人舵机；21-单片机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明具体实施包括被测镜面5、被测镜支架6、移动平台1和用于调整镜面清洁度检测设备4姿态的多轴系统，被测镜面5固定在被测镜支架6，被测镜支架6支撑于地面上，多轴系统包括双轴转台机构3和机械臂机构2，双轴转台机构3上安装有镜面清洁度检测设备4，双轴转台机构3安装在机械臂机构2顶端，机械臂机构2底部安装在移动平台1上。移动平台1底部设有轮子，通过轮子支撑于地面上。

如图2～图4所示，双轴转台机构3包括圆形铝板8、条形铝板11、步进电机7和舵机14，圆形铝板8的两端面分别为前端面和后端面，圆形铝板8后端面与机械臂机构2顶端的铝合金机械杆18末端固定连接，并且圆形铝板8后端面通过螺丝安装有步进电机7，圆形铝板8前端面旁设有条形铝板11，步进电机7的输出轴穿过圆形铝板8中心与条形铝板11中部固定连接。圆形铝板8前端面靠近边缘处焊接固定有环形内圈9，环形内圈9外套有环形外圈10，环形内圈9、环形外圈10和圆形铝板8同心布置，环形外圈10紧贴在圆形铝板8端面上，条形铝板11的两端沿圆形铝板8径向延伸后通过螺丝与环形外圈10固定连接，条形铝板11的两端端部各安装有一个激光测距传感器12，两个激光测距传感器12在条形铝板11两端对称布置，激光测距传感器12布置在条形铝板11端部朝向被测镜面5的一端；条形铝板11上还安装有重力加速度陀螺仪传感器13，安装时将重力加速度陀螺仪传感器13的X轴垂直条形铝板11平面进行安装，同时保持Z轴和条形铝板11长边平行，条形铝板11中部还安装有舵机14，舵机14的输出转动轴与U形铝合金支架15连接，舵机14的输出转动轴垂直于步进电机7的输出轴，U形铝合金支架15作为固定镜面清洁度检测设备4的安装架，U形铝合金支架15上固定安装固定镜面清洁度检测设备4。

如图1所示，机械臂机构2包括可伸缩的步进推杆16、水平转台17、第一机器人舵机19、第二机器人舵机20和铝合金机械杆18，步进推杆16竖直布置并且底部固定到移动平台1，水平转台17固定在步进推杆16顶端，水平转台17顶面中心安装有第一机器人舵机19机身，第一机器人舵机19的输出转动轴经一铝合金机械杆18与第二机器人舵机20机身连接，第二机器人舵机20的输出转动轴与另一铝合金机械杆18的一端连接，另一铝合金机械杆18的另一端作为机械臂机构2的末端，其上安装连接。

步进推杆16起到升降水平转台17的作用，主要用于完成对不同高度要求下的检测。

在步进推杆16顶端有一个可以360度旋转的水平转台17，用于完成水平转动的任务，尤其是在条形铝板11两侧的激光测距传感器12所检测到距离值不一致时，即检测到镜面清洁度检测设备4未正对被测镜面时，通过水平转台17进行调整。

在水平转台17上安装有第一机器人舵机19，并通过铝合金机械杆18与第二机器人舵机20相连，第二机器人舵机20再与双轴转台结构3进行连接，从而更好的控制双轴转台3的姿态和位置。这一结构可以在移动平台1位于不平路面时，根据重力加速度陀螺仪传感器13的角度测量信息，通过两个第二机器人舵机20可以修正垂直地面方向上的位置偏移量，还可以通过第一机器人舵机19和第二机器人舵机20的协同运动，控制镜面清洁度检测设备4和被测镜面5之间的水平距离，以完成检测要求中的检测距离要求。

激光测距传感器12的探头中心方向垂直于圆形铝板8端面，圆形铝板8前端面朝向被测镜面5，条形铝板11前端面朝向被测镜面5。姿态控制装置启动工作前，镜面清洁度检测设备4检测光轴垂直于圆形铝板8，条形铝板11的长边平行于水平地面。具体实施中的圆形铝板8的安装常不能保证竖直布置，即在竖直面内，当圆形铝板8不位于竖直面上时，本发明装置和方法依然能保持角度调整的精确性。

本发明具体实施还包括安装在移动平台1底部的单片机21，双轴转台机构3和机械臂机构2均连接到单片机21，两个机构均通过单片机21进行运动控制。具体地，步进电机7、舵机14、激光测距传感器12、重力加速度陀螺仪传感器13、步进推杆16、水平转台17、第一机器人舵机19、第二机器人舵机20均连接到单片机21。

本发明具体实施例及其实施工作过程如下：

S1：移动平台1将姿态控制装置运送至被测镜面5前方；

在进行步骤S2前，需保证双轴转台机构3与被测镜面5之间的距离在一定范围之内，否则通过机械臂机构2进行距离调整。若距离不合适，可通过第一机器人舵机19和第二机器人舵机20的协同运动，在保证镜面清洁度检测设备4的检测光轴正对被测镜面5的前提下，改变两者之间的水平距离，以满足检测中的距离要求。

首先启动条形铝板11两端布置的激光测距传感器12，获得两个激光测距传感器12采集到的距离值a和b，然后粗略的估算出检测设备与镜面之间的距离，以平均值(a+b)/2为估算距离值，如果估算的距离值表明不在合适的检测范围(60-100cm)内且距离相差较小，则通过驱动机械臂机构2进行距离调节，主要通过对第一机器人舵机19、第二机器人舵机20以及步进推杆16之间的协同控制，保证在检测高度不变的前提下改变其水平距离，直至位于检测范围内，以最终距离值为80cm±1cm为准，且a和b的值均不超出检测范围；若距离相差较大，则先通过移动平台进行移动调整，再通过机械臂机构2完成调整。

S2：在实施例中，姿态解算时所使用的坐标系为东北天坐标系，则在校准时以东为X轴，北为Y轴，天为Z轴，另外本实施例中欧拉角表示姿态时的坐标系旋转顺序定义为Z-Y-X，因此在传感器安装过程中，需要将X轴方向垂直条形铝板11平面进行安装，同时保持Z轴和条形铝板11长边平行。

当完成S1中所述的检测距离调整后，打开已经校准过的重力加速度陀螺仪传感器13，计算出其X轴角度数据为x度，已知当条形铝板11沿圆形铝板8径向延伸的边与水平地面平行时，该原始角度为0度，若此时的角度发生了改变，则需要驱动步进电机7调整条形铝板11绕圆形铝板8的周向角度位置，以保证条形铝板11沿圆形铝板8径向延伸的边与水平地面平行；

S3：启动条形铝板11两端布置的激光测距传感器12，继续获得两个激光测距传感器12采集到的距离值a和b，判断两个距离值a和b大小，驱动机械臂机构2的水平转台17水平转动使得两个距离值满足a＝b；在实施例中，水平转台旋转平面并不完全平行于水平地面，那么经过转动调整后条形铝板11沿圆形铝板8径向延伸的边并不仍与水平地面平行，因此继续重复S2和S3，直至满足条形铝板11沿圆形铝板8径向延伸的边与水平地面平行且两个激光测距传感器12采集到的距离值a＝b；

S4：如图5所示，通过单片机21发送脉冲信号控制步进电机7的转动带动条形铝板11转动一圈，转动过程中通过条形铝板11右端布置的激光测距传感器12采集距离数据，并与其转动的角度合成角度-距离数据；

步骤S4中的角度-距离数据为激光测距传感器12到被测镜面5表面的距离及其对应的转动角度；

步骤S4具体是：通过单片机21记录发送的脉冲信号并转化为条形铝板11相对于圆形铝板8周向位置的角度，并记录下每一周向角度对应的距离。

在本实施例中每驱动步进电机7转过5度角度后启动激光测距传感器12采集20个该角度下的距离数据，通过算数平均值滤波算法求出最终该角度对应的距离值，并进行相应的数据记录，即转动一周需记录72个距离值及其对应的周向角度，直至转动360度。

S5：根据S4步骤中采集到的离散的角度-距离数据用正弦拟合获得角度-距离曲线，本实施例采用傅立叶逼近方式进行曲线拟合，其基础公式为

f(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w) (1)

其中，a0表示常数项系数，a1表示余弦项系数，b1表示正弦项系数，w表示曲线的频率，x表示角度值，f(x)表示角度x对应的距离值。

如图7所示，通过曲线拟合分别获得a0、a1、b1和w的数值，在本实施例中，其具体数值分别如下：a0＝793.2,a1＝-0.5952,b1＝93.1,w＝0.01752。然后通过公式(2)计算出该拟合曲线的相位角θ(角度制)：

θ＝arctan(b1/a1) (2)

则最大距离点的角度为X₁＝90-θ，最小距离点的角度为X₂＝270-θ。最后分别将X₁和X₂的数值代入拟合曲线的函数表达式中计算得到最大距离值f(X₁)和最小距离值f(X₂)，计算获得步进电机7的输出轴与被测镜面5之间的相对夹角γ；

其中，D表示条形铝板11上两个激光测距传感器12之间的距离。

为减少处理器运算时间，同时也减少计算误差，本实施例中计算距离最大点和距离最小点的另一种方案为：通过公式(4)计算出最大距离点与最小距离点之间的差值△y：

然后根据已知a0，计算出最大距离值最小距离值/>最后通过公式(3)计算获得步进电机7的输出轴与被测镜面5之间的相对夹角γ。

S6：在执行步骤S6之前重复步骤S2操作，保证条形铝板11沿圆形铝板8径向延伸的边与水平地面平行。

S7：根据相对夹角γ以及用户输入的镜面清洁度检测设备4检测光轴和被测镜面5法向之间的夹角α，驱动舵机14旋转带动镜面清洁度检测设备4旋转角度，进行姿态精确调整。

采用公式(5)计算驱动舵机14的旋转角度，即镜面清洁度检测设备4的旋转角度：

β＝|90-α-γ| (5)

其中，α表示镜面清洁度检测设备4检测光轴和被测镜面5法向之间的夹角，γ表示相对夹角；

舵机14的转动方向由|90-α|和γ的大小而定，若|90-α|>γ，则让舵机14带动镜面清洁度检测设备4向下转动β度，反之则让舵机14带动镜面清洁度检测设备4向上转动β度。

步骤S7处理前使得镜面清洁度检测设备4检测光轴垂直于圆形铝板8，舵机14的输出旋转轴水平布置。

相比于现有技术，本发明装置通过将自主设计的双轴转台机构3以及激光测距传感器12和重力加速度陀螺仪传感器13进行组合，能够对被测镜面5与镜面清洁度检测装置4的相对姿态信息进行准确的获取，并通过双轴转台机构3这一运动机构对检测设备进行控制，完成用户设定的姿态调整。

相比于现有技术，本发明装置由于针对双轴转台结构的改进，增加了可进行控制及数据反馈的激光测距传感器12和重力加速度陀螺仪传感器13，可以大大减少姿态控制装置上其他附加传感器带来的成本提高。在本实施例中，为保证姿态控制的准确性，依靠机械臂机构2作为辅助，实现了更可靠的检测，若是在对姿态准确度要求较低的使用场所，为降低成本，可考虑仅依靠双轴转台机构3、激光测距传感器12和重力加速度陀螺仪传感器13进行测量。因此，根据所处环境替换与使用要求的变化，本发明提供的装置可搭载于任意移动平台如无人机和移动小车等。

对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置，包括被测镜面(5)和被测镜支架(6)，被测镜面(5)固定在被测镜支架(6)，被测镜支架(6)支撑于地面上，其特征在于：包括移动平台(1)和用于调整镜面清洁度检测设备(4)姿态的多轴系统，所述的多轴系统包括双轴转台机构(3)和机械臂机构(2)，双轴转台机构(3)上安装有镜面清洁度检测设备(4)，双轴转台机构(3)安装在机械臂机构(2)顶端，机械臂机构(2)底部安装在移动平台(1)上；

所述的双轴转台机构(3)包括圆形铝板(8)、条形铝板(11)、步进电机(7)和舵机(14)，圆形铝板(8)的两端面分别为前端面和后端面，圆形铝板(8)后端面与机械臂机构(2)顶端固定连接，并且圆形铝板(8)后端面安装有步进电机(7)，圆形铝板(8)前端面旁设有条形铝板(11)，步进电机(7)的输出轴穿过圆形铝板(8)中心与条形铝板(11)中部固定连接；

圆形铝板(8)前端面靠近边缘处焊接固定有环形内圈(9)，环形内圈(9)外套有环形外圈(10)，环形外圈(10)紧贴在圆形铝板(8)端面上，条形铝板(11)的两端沿圆形铝板(8)径向延伸后与环形外圈(10)固定连接，条形铝板(11)的两端端部各安装有一个激光测距传感器(12)，两个激光测距传感器(12)在条形铝板(11)两端对称布置；条形铝板(11)上还安装有重力加速度陀螺仪传感器(13)，条形铝板(11)中部还安装有舵机(14)，舵机(14)的输出转动轴与U形铝合金支架(15)连接，U形铝合金支架(15)上固定安装固定镜面清洁度检测设备(4)；

还包括安装在移动平台(1)底部的单片机(21)，双轴转台机构(3)和机械臂机构(2)均连接到单片机(21)，两个机构均通过单片机(21)进行运动控制。

2.根据权利要求1所述的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置，其特征在于：所述的机械臂机构(2)包括可伸缩的步进推杆(16)、水平转台(17)、第一机器人舵机(19)、第二机器人舵机(20)和铝合金机械杆(18)，步进推杆(16)竖直布置并且底部固定到移动平台(1)，水平转台(17)固定在步进推杆(16)顶端，水平转台(17)顶面中心安装有第一机器人舵机(19)机身，第一机器人舵机(19)的输出转动轴经一铝合金机械杆(18)与第二机器人舵机(20)机身连接，第二机器人舵机(20)的输出转动轴与另一铝合金机械杆(18)的一端连接，另一铝合金机械杆(18)的另一端作为机械臂机构(2)的末端，其上安装连接。

3.根据权利要求1所述的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置，其特征在于：所述的激光测距传感器(12)的探头中心方向垂直于圆形铝板(8)端面。

4.根据权利要求1所述的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置，其特征在于：所述姿态控制装置启动工作前，镜面清洁度检测设备(4)检测光轴垂直于圆形铝板(8)，条形铝板(11)的长边平行于水平地面。

5.根据权利要求1所述的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制装置，其特征在于：所述圆形铝板(8)前端面朝向被测镜面(5)，所述的条形铝板(11)前端面朝向被测镜面(5)。

6.应用于权利要求1-5任一所述姿态控制装置的一种控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

S1：移动平台(1)将所述姿态控制装置运送至被测镜面(5)前方；

S2：启动重力加速度陀螺仪传感器(13)检测获得条形铝板(11)的空间姿态，驱动步进电机(7)调整条形铝板(11)绕圆形铝板(8)的周向角度位置，保证条形铝板(11)沿圆形铝板(8)径向延伸的边与水平地面平行；

S3：启动条形铝板(11)两端布置的激光测距传感器(12)，获得两个激光测距传感器(12)采集到的距离值a和b，判断两个距离值a和b大小，驱动机械臂机构(2)的水平转台(17)水平转动使得两个距离值满足a＝b；

S4：发送脉冲信号控制步进电机(7)的转动带动条形铝板(11)转动一圈，转动过程中通过条形铝板(11)两端布置的激光测距传感器(12)采集角度-距离数据；

S5：根据采集到的离散的角度-距离数据拟合获得角度-距离曲线，从角度-距离曲线找到最大距离值和最小距离值，计算获得步进电机(7)的输出轴与被测镜面(5)之间的相对夹角γ；

S6：重复步骤S2操作，使得条形铝板(11)沿圆形铝板(8)径向延伸的边与水平地面平行；

S7：根据相对夹角γ以及用户输入的镜面清洁度检测设备(4)检测光轴和被测镜面(5)法向之间的夹角α，驱动舵机(14)旋转带动镜面清洁度检测设备(4)旋转角度，进行姿态精确调整。

7.根据权利要求6所述姿态控制装置的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，采用以下公式计算相对夹角γ：

其中，D表示条形铝板(11)上两个激光测距传感器(12)之间的距离，L1和L2分别表示最大距离值和最小距离值。

8.根据权利要求6所述姿态控制装置的一种镜面清洁度检测设备的姿态控制方法，其特征在于：所述步骤S7中，采用以下公式计算驱动舵机(14)的旋转角度，即镜面清洁度检测设备(4)的旋转角度：

β＝|90-α-γ|

其中，α表示镜面清洁度检测设备(4)检测光轴和被测镜面(5)法向之间的夹角，γ表示相对夹角；

若|90-α|>γ，则让舵机(14)带动镜面清洁度检测设备(4)向下转动β度，反之则让舵机(14)带动镜面清洁度检测设备(4)向上转动β度。