CN108489396B - 一种二维转顶精度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维转顶精度检测方法，涉及电磁散射技术领域。其中，该方法包括：将二维转顶的俯仰角和方位角调至初始角度，以第一角度间隔使二维转顶作方位运动，通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论方位角下的坐标；以第二角度间隔使二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论俯仰角下的坐标；根据所述反射器在每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度以及方位轴和俯仰轴的正交度。通过以上步骤，能够提高检测获得的方位运动、俯仰运动定位精度的准确性，实现方位轴与俯仰轴正交度的检测，提高二维转顶精度检测的全面性。

Description

一种二维转顶精度检测方法

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种二维转顶精度检测方法。

背景技术

雷达散射截面(RCS，radar cross section)测量是研究目标电磁散射特性的重要方法。紧缩场RCS测量系统主要由屏蔽微波暗室、紧缩场、二维低散射金属支架、一维泡沫支架、信号收发与采集处理设备、测量辅助设备等组成。二维低散射金属支架是支撑结构中的一种，其具有较强的负重能力，能够实现目标在方位以及俯仰二维方向上的连续运动，以模拟目标运动状态的姿态角。

二维转顶是二维低散射金属支架上用于安装被测目标的结构，测试中可通过二维转顶外壳的方位转动和转顶的整体俯仰来精确控制目标在方位和俯仰二维方向上的姿态角。方位和俯仰角度的转动可通过控制系统和上位机的编程实现。

在RCS测试中，通过二维转顶外壳的方位转动和转顶的整体俯仰可精确控制目标在方位和俯仰二维方向上的姿态角。二维转顶的运动定位精度决定了RCS测试目标的运动定位精度。因此，对二维转顶的精度进行检测有重要意义。

二维转顶精度的传统检测方法主要包括：1)使用电子水平仪检测俯仰运动定位精度，包括以下步骤：将俯仰调整至水平位置(即俯仰角为0)，初始化电子水平仪，按照5°间隔旋转被测轴，记录每个角度下电子水平仪的度数；2)使用平面镜-光电自准直仪检测方位运动定位精度，主要包括以下步骤：在二维转顶顶面中心安装一可以调整的棱体反射镜，将光电自准直仪(简称“光管”)、二维转顶以及二维转顶支撑基座架设在同一隔振基础上，调整光管位置使光轴与被测轴线(即方位轴)对准，按照30°间隔旋转被测轴，记录每个角度下光管调整的角度度数。

在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题：1)传统的检测方法的检测精度低，且无法检测出方位轴与俯仰轴的正交度。2)由于二维转顶具有体积小，承重大，偏心大等特点，在偏心重载的情况下，二维转顶的整体形变对方位和俯仰精度的影响愈发的不容忽视。然而，传统的检测方法无法反映二维转顶整体形变对精度的影响。3)使用光管进行方位运动定位精度检测，只能在二维转顶处于水平状态进行方位运动定位精度检测。如果需要在二维转顶俯仰后进行方位运动定位精度检测，则需要单独制作多维度调节工装，校准测量难度很大，实际测量时很难实现。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的二维转顶精度检测方法及系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种二维转顶精度检测方法和系统，能够提高检测获得的方位运动、俯仰运动定位精度的准确性，实现方位轴与俯仰轴正交度的检测，提高二维转顶精度检测的全面性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二维转顶精度检测方法。

本发明的二维转顶精度检测方法包括：步骤A、将反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪；步骤B、将二维转顶的俯仰角和方位角调至初始角度，以第一角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标；以第二角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标；步骤C、根据所述反射器在每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度以及方位轴和俯仰轴的正交度。

优选地，所述方法还包括：步骤D、将偏心负载和反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪；步骤E、在反射器位于所述顶面上与回转中心共线的测量点1和测量点2时，分别执行以下操作：以第三角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标；以第四角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标；步骤F、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度。

优选地，所述方法还包括：步骤G、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量。

优选地，根据如下方式确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度：根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行第一圆周拟合；以第一圆周的圆心为坐标原点，构建方位运动坐标系；确定P_i在所述方位运动坐标系中的坐标P_i'；然后，根据所述P_i'确定与φ_i对应的测量方位角φ_i'，并计算φ_i与φ_i'的角度误差Δφ_i；对所有角度误差Δφ_i取均值，以得到空载状态下二维转顶方位运动的定位精度；以及，根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行第二圆周拟合；以第二圆周的圆心为坐标原点，构建俯仰运动坐标系；确定Q_j在所述俯仰运动坐标系中的坐标然后，根据所述确定与ψ_j对应的测量俯仰角ψ'_j，并计算ψ_j与ψ'_j的角度误差Δψ_j；对所有角度误差Δψ_j取均值，以得到空载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

优选地，根据如下方式确定方位轴和俯仰轴的正交度；根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行方位运动平面拟合；根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行俯仰运动平面拟合；确定所述方位运动平面与所述俯仰运动平面的夹角，并将所述夹角作为方位轴和俯仰轴的正交度。

优选地，根据如下方式确定偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度：根据所述反射器在每个理论方位角φ_m下的测量点1的坐标u_m、测量点2的坐标v_m拟合直线l_m；其中，1≤m≤M；以初始理论方位角下的拟合直线l₁为基准，分别计算拟合直线l_m与l₁的夹角，并将所述夹角作为测量方位角φ'_m；计算φ'_m与φ_m的角度误差Δφ_m；对所有角度误差Δφ_m取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶方位运动的定位精度；以及，根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_n下的测量点1的坐标c_n、测量点2的坐标d_n拟合直线l'_n；其中，1≤n≤N；以初始理论俯仰角下的拟合直线l₁'为基准，分别计算拟合直线l'_n与l₁'的夹角，并将所述夹角作为测量方位角ψ'_n；计算ψ'_n与ψ_n的角度误差Δψ_n；对所有角度误差Δψ_n取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

优选地，根据如下公式确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量；

其中，L_A为二维转顶的边缘形变量，R₀为二维转顶的顶面半径，z_d为最大理论俯仰角下测量点2的z轴坐标分量，z_c为最大理论俯仰角下测量点1的z轴坐标分量，R₂为根据每个理论俯仰角下测量点2的坐标拟合得到的圆周的半径，R₁为根据每个理论俯仰角下测量点1的坐标拟合得到的圆周的半径。

优选地，所述方法还包括：调节偏心负载在二维转顶顶面上的位置，并重复执行步骤E和步骤G，以得到偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量，从所述偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量以及L_A中选取最大值，并将所述最大值作为优化的边缘形变量。

优选地，所述第一角度间隔为30°，所述第二角度间隔为5°。

优选地，所述第三角度间隔为30°，所述第四角度间隔为5°。

实施本发明的实施例，具有以下有益效果：

1)通过步骤A至步骤C不仅实现了空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动定位精度的检测，而且还实现了对方位轴与俯仰轴的正交度的检测。

2)在本发明实施例的方法中，通过采取激光跟踪仪采集不同理论方位角或不同理论俯仰角下的空间三维坐标，并根据所述空间三维坐标确定定位精度，提高了定位精度检测结果的准确性。

3)通过步骤E至步骤G，不仅实现了偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动定位精度的检测，而且实现了二维转顶边缘形变量的检测。

4)在偏心负载状态下进行二维转顶方位运动精度检测，即相当于在二维转顶俯仰后进行方位运动定位精度的检测。因此，本发明还实现了在二维转顶俯仰后进行方位运动定位精度的检测。

5)本发明实施例的方法为二维转顶的设计改进提供了更全面、更直观的数据支撑。

附图说明

图1是本发明实施例中的二维转顶的结构示意图；

图2是本发明实施例一的二维转顶精度检测方法的步骤示意图；

图3是本发明实施例二的二维转顶精度检测方法的部分步骤示意图；

图4是本发明实施例中反射器、偏心负载在二维转顶顶面的放置位置示意图；

图5是本发明实施例中方位轴与俯仰轴正交度检测的拟合示意图；

图6是本发明实施例中偏心负载状态下方位运动定位精度检测时的拟合示意图；

在图1中：101、俯仰码盘；102、方位电机；103、方位减速机；104、方位码盘；105、俯仰电机；106、俯仰减速机；107、外罩；108、俯仰平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

二维转顶是二维低散射金属支架上用于安装被测目标的结构。图1是本发明实施例中的二维转顶的结构示意图。如图1所示，二维转顶包括：俯仰码盘101、方位电机102、方位减速机103、方位码盘104、俯仰电机105、俯仰减速机106、外罩107、俯仰平台108。鉴于本发明主要是对现有技术中二维转顶测试方法的改进，故关于二维转顶的结构不再详述。

实施例一

图2是本发明实施例一的二维转顶精度检测方法的步骤示意图。本发明实施例是对空载状态下二维转顶的方位运动精度、俯仰运动精度、以及方位轴与俯仰轴正交度的测量。如图2所示，本发明实施例一的二维转顶精度检测方法包括：

步骤S201、将反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪。

其中，所述反射器又可称为“靶镜”或“光学红圈反射球”，其与激光跟踪仪(或称为“跟踪头”)配合使用，可用于测量目标的空间三维坐标，进而通过目标的空间三维坐标进行拟合分析。

为了减少扰动、提高测试精度，可先将激光跟踪仪、待测的二维转顶置于同一隔振基础上。然后，将反射器放置于二维转顶顶面上的测量点2处(如图4所示)，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪。

步骤S202、将二维转顶的俯仰角和方位角调至初始角度，以第一角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标。

示例性地，方位角的初始角度可设置为0°，第一角度间隔可设置为30°。在该示例中，可令二维转顶以30°的间隔从初始角度0°做方位运动。在二维转顶运动至方位角度360°时，再令二维转顶做反向方位运动，直至运动至初始角度0°。在方位运动过程中，可通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i。其中，φ_i的取值为{0°,30°,60°,90°,120°……360°}。在具体实施时，方位角的初始角度、第一角度间隔也可以设置为其他值，比如将方位角的初始角度设为10°、将第一角度间隔设为20°。

步骤S203、以第二角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标。

示例性地，俯仰角的初始角度可设置为0°，第二角度间隔可设置为5°。在该示例中，可令二维转顶以5°的间隔从初始角度0°做俯仰运动。在二维转顶运动至俯仰角-40°时，再令二维转顶做反向俯仰运动，直至运动至俯仰角10°。在俯仰运动过程中，可通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j。其中，ψ_j的取值为{-40°,-35°,-30°……0°,5°,10°}。在具体实施时，俯仰角的初始角度、第二角度间隔也可以设置为其他值，比如将俯仰角的初始角度设为5°、将第二角度间隔设为4°。

步骤S204、根据所述反射器在每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度以及方位轴和俯仰轴的正交度。

示例性地，可根据如下方式确定空载状态下二维转顶方位运动的定位精度：步骤a1、根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行第一圆周拟合；步骤a2、以第一圆周的圆心为坐标原点，构建方位运动坐标系；步骤a3、确定P_i在所述方位运动坐标系中的坐标P_i'；步骤a4、根据所述P_i'确定与φ_i对应的测量方位角φ_i'，并计算φ_i与φ_i'的角度误差Δφ_i；步骤a5、对所有角度误差Δφ_i取均值，以得到空载状态下二维转顶方位运动的定位精度。

具体地，在步骤a2中，以俯仰运动方向为方位运动坐标系的x轴方向，并令z轴垂直于方位运动平面。进一步，在步骤a4中，可根据如下公式计算测量方位角φ_i'、角度误差Δφ_i：

Δφ_i＝φ_i'-φ_i

其中，y_i'为坐标点P_i'的y轴分量，x_i'为坐标点P_i'的x轴分量，φ_i'为第i个测量方位角，φ_i为第i个理论方位角。

示例性地，可根据如下方式确定空载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度：步骤b1、根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行第二圆周拟合；步骤b2、以第二圆周的圆心为坐标原点，构建俯仰运动坐标系；步骤b3、确定Q_j在所述俯仰运动坐标系中的坐标步骤b4、根据所述确定与ψ_j对应的测量俯仰角ψ'_j，并计算ψ_j与ψ'_j的角度误差Δψ_j；步骤b5、对所有角度误差Δψ_j取均值，以得到空载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

具体地，在步骤b2中，以俯仰运动方向为方位运动坐标系的x轴方向，并令z轴垂直于方位运动平面。进一步，在步骤b4中，可根据如下公式计算测量俯仰角ψ'_j、角度误差Δψ_j：

Δψ_j＝ψ'_j-ψ_j

其中，z'_j为坐标点的z轴分量，x'_j为坐标点的x轴分量，ψ'_j为第j个测量俯仰角，ψ_j为第j个理论方位角。

示例性地，可根据如下方式确定方位轴和俯仰轴的正交度：步骤c1、根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行方位运动平面拟合；步骤c2、根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行俯仰运动平面拟合；步骤c3、确定所述方位运动平面与所述俯仰运动平面的夹角，并将所述夹角作为方位轴和俯仰轴的正交度。具体实施时，可采用Spatial Analyzer软件进行方位运动平面、俯仰运动平面拟合，平面拟合结果可参见图5。

在本发明实施例中，通过以上步骤不仅实现了空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动定位精度的检测，而且还实现了对方位轴与俯仰轴的正交度的检测；通过激光跟踪仪采集不同理论方位角或不同理论俯仰角下的空间三维坐标，并根据所述空间三维坐标确定定位精度，提高了定位精度检测结果的准确性。

实施例二

图3是本发明实施例二的二维转顶精度检测方法的部分步骤示意图。本发明实施例的方法包括图2所示实施例的步骤，还包括图3中的偏心负载状态下的二维转顶精度检测流程。如图3所示，偏心负载状态下的二维转顶精度检测流程包括：

步骤S301、将偏心负载和反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪。

其中，所述反射器又可称为“靶镜”或“光学红圈反射球”，其与激光跟踪仪(或称为“跟踪头”)配合使用，可用于测量目标的空间三维坐标，进而通过目标的空间三维坐标进行拟合分析。为了减少扰动、提高测试精度，可先将激光跟踪仪、待测的二维转顶置于同一隔振基础上。然后，再将偏心负载放置在二维转顶顶面上的点A处，将反射器放置于二维转顶顶面上的测量点2处。

步骤S302、在反射器位于所述顶面上与回转中心共线的测量点1和测量点2时，分别执行以下操作：以第三角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标。

其中，所述回转中心又可称为“方位转轴中心”。具体实施时，在偏心负载位于二维转顶顶面上的点A处、反射器位于二维转顶顶面上的测量点2(如图4所示)处时，执行步骤S302、步骤S303中的操作；然后，将反射器的位置调至二维转顶顶面上的测量点1(如图4所示)处，并使偏心负载仍位于二维转顶顶面上的点A处，再次执行步骤S302、步骤S303中的操作。具体实施时，测量点2可选取距离所述回转中心100mm处，测量点1可选取距离所述回转中心50mm处。另外，测量点2还可选取距离所述回转中心80mm(或其他值)处，测量点1可选取距离所述回转中心40mm(或其他值)处。

示例性地，第三角度间隔可设置为30°。在该示例中，可令偏心负载状态下的二维转顶以30°的间隔从初始角度0°做方位运动。在二维转顶运动至方位角度360°时，再令二维转顶做反向方位运动，直至运动至初始角度0°。在方位运动过程中，可通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论方位角φ_m下测量点1的坐标u_m以及测量点2的坐标v_m。其中，φ_m的取值可以为{0°,30°,60°,90°,120°……360°}。在具体实施时，方位角的初始角度、第三角度间隔也可以设置为其他值，比如将方位角的初始角度设为10°、将第三角度间隔设为20°。

步骤S303、在反射器位于所述顶面上与回转中心共线的测量点1和测量点2时，分别执行以下操作：以第四角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标。

示例性地，第四角度间隔可设置为5°。在该示例中，可令偏心负载状态下的二维转顶以5°的间隔从初始角度做俯仰运动。在二维转顶运动至俯仰角-40°时，再令二维转顶做反向俯仰运动，直至运动至俯仰角10°。在俯仰运动过程中，可通过激光跟踪仪采集反射器在每个理论俯仰角ψ_n下测量点1的坐标c_n、测量点2的坐标d_n。其中，ψ_n的取值可以为{-40°,-35°,-30°……0°,5°,10°}。在具体实施时，第四角度间隔也可以设置为其他值，比如将第四角度间隔设为4°。

步骤S304、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度。

示例性地，在步骤S304中，可根据如下方式确定偏心负载状态下二维转顶方位运动的定位精度：步骤d1、根据所述反射器在每个理论方位角φ_m下的测量点1的坐标u_m、测量点2的坐标v_m拟合直线l_m，其中，1≤m≤M；步骤d2、以初始理论方位角下的拟合直线l₁为基准，分别计算拟合直线l_m与l₁的夹角，并将所述夹角作为测量方位角φ'_m；步骤d3、计算φ'_m与φ_m的角度误差Δφ_m；步骤d4、对所有角度误差Δφ_m取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶方位运动的定位精度。

进一步，在步骤d2中，可根据如下公式计算拟合直线l_m与l₁的夹角φ'_m：

其中，x₁'_,m为理论方位角φ_m下测量点1的坐标u_m的x轴分量，x'_2,m为理论方位角φ_m下测量点2的坐标v_m的x轴分量，y₁'_,m为理论方位角φ_m下测量点1的坐标u_m的y轴分量，y'_2,m为理论方位角φ_m下测量点2的坐标v_m的y轴分量。进一步，在步骤d3中，可根据如下公式计算计算角度误差Δφ_m：

Δφ_m＝φ'_m-φ_m

其中，φ_m为第m个理论方位角，φ'_m为第m个测量方位角。

另外，在步骤d1之前，本发明实施例的方法还可包括以下步骤：根据反射器在每个理论方位角φ_m下的坐标进行第三圆周拟合，以第三圆周的圆心为坐标原点，构建方位运动坐标系，然后确定每个理论方位角下的坐标u_m、v_m在所述方位运动坐标系中的坐标u'_m、v'_m，以根据u'_m、v'_m执行步骤d1至步骤d4。具体实施时，可采用Spatial Analyzer软件进行拟合，拟合结果可参见图6。

示例性地，在步骤S304中，可根据如下方式确定偏心负载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度：步骤e1、根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_n下的测量点1的坐标c_n、测量点2的坐标d_n拟合直线l'_n；其中，1≤n≤N；步骤e2、以初始理论俯仰角下的拟合直线l₁'为基准，分别计算拟合直线l'_n与l₁'的夹角，并将所述夹角作为测量方位角ψ'_n；步骤e3、计算ψ'_n与ψ_n的角度误差Δψ_n；步骤e4、对所有角度误差Δψ_n取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

进一步，在步骤e2中，可根据如下公式计算拟合直线l'_n与l₁'的夹角ψ'_n:

其中，z'_1,n为理论俯仰角ψ_n下测量点1的坐标c_n的z轴分量，z'_2,n为理论俯仰角ψ_n下测量点2的坐标d_n的z轴分量，x'_1,n为理论俯仰角ψ_n下测量点1的坐标c_n的x轴分量，y'_2,m为理论俯仰角ψ_n下测量点2的坐标d_n的x轴分量。进一步，在步骤e3中，可根据如下公式计算计算角度误差Δψ_n：

Δψ_n＝ψ'_n-ψ_n

其中，ψ_n为第n个理论俯仰角，ψ'_n为第n个测量俯仰角。

另外，在步骤e1之前，本发明实施例的方法还可包括以下步骤：根据反射器在每个理论俯仰角下的坐标进行第四圆周拟合，以第四圆周的圆心为坐标原点，构建俯仰运动坐标系，然后确定每个理论俯仰角下的坐标c_n、d_n在所述俯仰运动坐标系中的坐标c'_n、d'_n，以根据c'_n、d'_n执行步骤e1至步骤e4。

步骤S305、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量。

示例性地，在步骤S305中，可根据如下公式确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量；

其中，L_A为二维转顶的边缘形变量，R₀为二维转顶的顶面半径，z_d为最大理论俯仰角下测量点2的z轴坐标分量，z_c为最大理论俯仰角下测量点1的z轴坐标分量，R₂为根据每个理论俯仰角下测量点2的坐标拟合得到的圆周的半径，R₁为根据每个理论俯仰角下测量点1的坐标拟合得到的圆周的半径。

进一步，本发明实施例的方法还可包括以下步骤：调节偏心负载在二维转顶顶面上的位置，并重复执行步骤E和步骤G，以得到偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量，从所述偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量以及L_A中选取最大值，并将所述最大值作为优化的边缘形变量。

具体地，可将偏心负载的位置由点A调节至点B(如图4所示)，并重复执行步骤S302至步骤S305，以得到偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量L_B；然后，可将偏心负载的位置由点B调节至点C(如图4所示)，并重复执行步骤S302至步骤S305，以得到偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量L_C；然后，从L_A、L_B、L_C中选出最大值，并将所述最大值作为优化的边缘形变量。具体实施时，点A、点B和点C可选取距离所述回转中心150mm的三个位置点，或者距离回转中心140mm(或其他值)的三个位置点。

在本发明实施例中，通过以上步骤不仅实现了偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动定位精度的检测，而且实现了二维转顶边缘形变量的检测。另外，由于在偏心负载状态下进行二维转顶方位运动精度检测相当于在二维转顶俯仰后进行方位运动定位精度的检测，因此，本发明实施例的方法还实现了在二维转顶俯仰后进行方位运动定位精度的检测。进而，本发明实施例的方法提高了二维转顶精度检测的全面性，为二维转顶的设计改进提供了更全面、更直观的数据支撑。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种二维转顶精度检测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A、将反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪；

步骤B、将二维转顶的俯仰角和方位角调至初始角度，以第一角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标；以第二角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标；

步骤C、根据所述反射器在每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度以及方位轴和俯仰轴的正交度；

步骤D、将偏心负载和反射器放置在二维转顶的顶面，并令经由所述反射器反射的激光方向指向激光跟踪仪；

步骤E、在反射器位于所述顶面上与回转中心共线的测量点1和测量点2时，分别执行以下操作：以第三角度间隔使所述二维转顶作方位运动，通过所述激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论方位角下的坐标；以第四角度间隔使所述二维转顶作俯仰运动，通过激光跟踪仪采集所述反射器在每个理论俯仰角下的坐标；

步骤F、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤G、根据所述反射器在测量点1和测量点2处每个理论方位角下的坐标以及在每个理论俯仰角下的坐标，确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方式确定空载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度：

根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行第一圆周拟合；以第一圆周的圆心为坐标原点，构建方位运动坐标系；确定P_i在所述方位运动坐标系中的坐标P_i'；然后，根据所述P_i'确定与φ_i对应的测量方位角φ′_i，并计算φ_i与φ′_i的角度误差Δφ_i；对所有角度误差Δφ_i取均值，以得到空载状态下二维转顶方位运动的定位精度；以及，

根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行第二圆周拟合；以第二圆周的圆心为坐标原点，构建俯仰运动坐标系；确定Q_j在所述俯仰运动坐标系中的坐标然后，根据所述确定与ψ_j对应的测量俯仰角ψ'_j，并计算ψ_j与ψ'_j的角度误差Δψ_j；对所有角度误差Δψ_j取均值，以得到空载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方式确定方位轴和俯仰轴的正交度：

根据所述反射器在每个理论方位角φ_i下的坐标P_i进行方位运动平面拟合；根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_j下的坐标Q_j进行俯仰运动平面拟合；确定所述方位运动平面与所述俯仰运动平面的夹角，并将所述夹角作为方位轴和俯仰轴的正交度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方式确定偏心负载状态下二维转顶方位运动、俯仰运动的定位精度：

根据所述反射器在每个理论方位角φ_m下的测量点1的坐标u_m、测量点2的坐标v_m拟合直线l_m；其中，1≤m≤M，M表示理论方位角的总个数；以初始理论方位角下的拟合直线l₁为基准，分别计算拟合直线l_m与l₁的夹角，并将所述夹角作为测量方位角φ'_m；计算φ'_m与φ_m的角度误差Δφ_m；对所有角度误差Δφ_m取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶方位运动的定位精度；以及，

根据所述反射器在每个理论俯仰角ψ_n下的测量点1的坐标c_n、测量点2的坐标d_n拟合直线l'_n；其中，1≤n≤N，N表示理论俯仰角的总个数；以初始理论俯仰角下的拟合直线l′₁为基准，分别计算拟合直线l'_n与l′₁的夹角，并将所述夹角作为测量方位角ψ'_n；计算ψ'_n与ψ_n的角度误差Δψ_n；对所有角度误差Δψ_n取均值，以得到偏心负载状态下二维转顶俯仰运动的定位精度。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据如下公式确定偏心负载状态下二维转顶的边缘形变量；

其中，L_A为二维转顶的边缘形变量，R₀为二维转顶的顶面半径，z_d为最大理论俯仰角下测量点2的z轴坐标分量，z_c为最大理论俯仰角下测量点1的z轴坐标分量，R₂为根据每个理论俯仰角下测量点2的坐标拟合得到的圆周的半径，R₁为根据每个理论俯仰角下测量点1的坐标拟合得到的圆周的半径。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调节偏心负载在二维转顶顶面上的位置，并重复执行步骤E和步骤G，以得到偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量，从所述偏心负载在其他位置时二维转顶的边缘形变量以及L_A中选取最大值，并将所述最大值作为优化的边缘形变量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一角度间隔为30°，所述第二角度间隔为5°。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三角度间隔为30°，所述第四角度间隔为5°。