CN111679392A - 一种大尺寸重载光学平台的调平方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大尺寸重载光学平台的调平方法及系统，涉及调平技术领域，该方法包括：计算在大尺寸重载光学平台处于水平状态下，调平支腿的支撑面坡度范围所对应的各调平支腿的支撑力范围；获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；当光学平台位于应用位置时，控制各调平支腿同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿继续同时伸出，直至光学平台脱离载具；对调平支腿进行自适应调平，直至光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。本发明，在保证光学平台倾角满足要求的同时，实现了各调平支腿的支撑力均达到要求，满足各光学设备高精度调平需求，调平精度高。

Description

一种大尺寸重载光学平台的调平方法及系统

技术领域

本发明涉及调平技术领域，具体涉及一种大尺寸重载光学平台的调平方法及系统。

背景技术

目前，光学平台是为专用光学设备提供安装与工作的平台。由于光学设备精度高，其对光学平台水平度要求较高，且多个光学设备之间存在光路连接，要求设备之间有较高的安装精度要求，不能产生微小的相对角度偏转。试验室内用的高精度光学隔振平台，其采用高刚度、大厚度整体钢材制造，并不适用于工程应用场合。

相关技术中，如车载领域，光学平台因产品总体设计约束，要求结构轻、刚度好，通过电动或液压调平支腿完成调平。而光学平台尺寸大、载荷重，又要求光学平台自身质量不能过大，需在满足刚度要求下尽可能轻量化设计，因此，不可避免会产生变形。常规整体调平虽能使平台上的参考点角度值达到要求，但未考虑平台自身变形对多个高精度光学设备光路角度变化的影响，无法适应平台难以避免的微小变形，进而无法满足各设备光路之间对接高精度的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大尺寸重载光学平台的调平方法及系统，保证光学平台倾角满足要求的同时，实现了各调平支腿的支撑力均达到要求，以减小光学平台支撑点处的微小变形，满足各光学设备高精度调平需求。

第一方面，提供了一种大尺寸重载光学平台的调平方法，其包括步骤：

根据静力学关系，计算在大尺寸重载光学平台处于水平状态下，调平支腿的支撑面坡度范围所对应的各调平支腿的支撑力范围；上述调平支腿的支撑面坡度范围为上述光学平台的应用位置的坡度范围；

获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；

当上述光学平台位于应用位置时，控制各调平支腿同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿继续同时伸出，直至上述光学平台脱离载具；

根据上述光学平台的实时倾角和各调平支腿的实时驱动电流对调平支腿进行自适应调平，直至光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。

在上述技术方案的基础上，还包括：

根据光学平台的荷载及其结构刚度分布，确定调平支腿的数量和各调平支腿的安装位置，并进行调平支腿安装。

在上述技术方案的基础上，获取任一调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围，具体包括：

从任一调平支腿的支撑力范围中选取多个支撑力；多个支撑力至少包括上述支撑力范围的两个端值；

通过拉力试验机对该调平支腿进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，多个反拉力大小分别为选取的支撑力大小；

以最小驱动电流和最大驱动电流作为驱动电流范围的两个端值。

在上述技术方案的基础上，当在上述光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的标定电流范围内时，对各调平支腿进行锁定，保持当前的驱动电流不变。

在上述技术方案的基础上，控制各调平支腿同时伸出至均完全受力具体包括：

控制各调平支腿同时伸出，并分别判断每个调平支腿对应的驱动电流是否达到电流阈值；上述电流阈值小于上述驱动电流范围的低端值；

若是，则确定上述调平支腿完全受力；若否，则控制上述调平支腿继续伸出至对应的驱动电流达到电流阈值。

在上述技术方案的基础上，控制各调平支腿同时伸出至均完全受力之前，还包括：在上述光学平台上安装双轴倾角传感器。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：上述预设的倾角范围为0±0.05°。

第二方面，提供了一种大尺寸重载光学平台的调平系统，其包括：

倾角传感器，其用于检测光学平台的实时倾角；

电机控制器，其设有多个，每个电机控制器分别驱动一个调平支腿运动，并反馈实时驱动电流；

标定设备，其用于获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；上述各调平支腿的支撑力范围为：在上述光学平台处于水平状态下，调平支腿支撑面坡度范围所对应的各调平支腿的支撑力范围；上述调平支腿支撑面坡度范围为上述光学平台的应用位置的坡度范围；

调平控制器，其用于当上述光学平台位于应用位置时，控制各电机控制器驱动各调平支腿同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿继续同时伸出，直至上述光学平台脱离载具；其还用于根据上述光学平台的实时倾角和各调平支腿的实时驱动电流，控制电机控制器对调平支腿进行自适应调平，直至上述光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。

在上述技术方案的基础上，上述标定设备包括拉力试验机，上述拉力试验机用于分别对每个调平支腿进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，进而得到各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；

上述反拉力的大小为：从对应支撑力范围中选取的支撑力大小。

在上述技术方案的基础上，还包括：显示装置，其用于显示各调平支腿的当前工作状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的大尺寸重载光学平台的调平方法及系统，通过预先获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围，在光学平台位于应用位置进行调平时，即可根据光学平台的实时倾角和各调平支腿的实时驱动电流对调平支腿进行自适应调平，直至光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。由于在调平收敛过程中加入了对实时驱动电流的控制，因此，在保证光学平台倾角满足要求的同时，实现了各调平支腿的支撑力均达到要求，以减小光学平台支撑点处的微小变形，满足各光学设备高精度调平需求，调平精度高。

附图说明

图1为本发明实施例中大尺寸重载光学平台的调平方法的流程图；

图2为本发明实施例中大尺寸重载光学平台的结构示意图；

图3为本发明实施例中大尺寸重载光学平台的工作示意图。

附图标记：

1-光学平台，2-调平支腿。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种大尺寸重载光学平台的调平方法，其包括步骤：

S1.根据静力学关系，计算在大尺寸重载光学平台1处于水平状态下，调平支腿支撑面坡度范围所对应的各调平支腿2的支撑力范围；上述调平支腿支撑面坡度范围为上述光学平台1的应用位置的坡度范围。

其中，光学平台1为大尺寸整体结构件，其上安装有多个光学设备，且光学设备的尺寸和重量也均较大。因重量和空间设计限制，光学平台1优选设计为整体蒙皮+加强筋结构件，整体刚度较好，但在重载和多点支撑情况下不可避免具有微小相对变形。

由于各光学设备之间光路需保证高精度定向传输，因此各设备有较高的安装相对角度平行度要求。安装相对角度平行度是指：在保证光学平台水平度的情况下，多个光学设备之间依次形成的光路中，相邻光路之间的夹角小于或等于一定角度阈值。因此，需要光学平台支撑时变形小，且保持各光学设备相邻光路之间偏差角度尽可能小。本实施例中，上述角度阈值为1分。

S2.获取各调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围。

S3.当上述光学平台1位于应用位置时，控制各调平支腿2同时伸出直至所有调平支腿完全受力，即每个调平支腿2均全部撑地撑实，然后控制各调平支腿2继续同时伸出，直至将光学平台1举升至一定高度，使上述光学平台1脱离载具(如车辆大梁)。

S4.根据上述光学平台1的实时倾角和各调平支腿2的实时驱动电流对调平支腿2进行自适应调平，直至上述光学平台1的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿2的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。其中，各调平支腿2的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内，即可保证各调平支腿2的支撑力处于支撑力范围内。

本实施例的调平方法，通过预先获取各调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围，在光学平台1位于应用位置进行调平时，即可根据光学平台1的实时倾角和各调平支腿2的实时驱动电流对调平支腿2进行自适应调平，直至光学平台1的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿2的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。由于在调平收敛过程中加入了对实时驱动电流的控制，因此，在保证光学平台1倾角满足要求的同时，实现了各调平支腿2的支撑力均达到要求，以减小光学平台支撑点处的微小变形，满足各光学设备高精度调平需求，调平精度高。

进一步地，本实施例的调平方法还包括：

根据光学平台1的荷载及其结构刚度分布，确定调平支腿2的数量和各调平支腿2的安装位置，并进行调平支腿2安装。

参见图2和图3所示，本实施例中，光学平台1上设有三个光学设备，由于位于光学平台1一端的光学设备Ⅰ质量最大，光学平台1刚度设计上在光学设备Ⅰ处加强，因此，需在光学设备Ⅰ前后均布置调平支腿2。本实施例的调平支腿2设有6个，其中4个调平支腿2对应光学设备Ⅰ的四角设置，另外2个调平支腿2位于光学平台1另一端的两角处。

本实施例中，通过合理的调平支腿2布局设计，最大限度利用光学平台1刚度，保证光学平台1在结构设计约束和重载受力约束下，在放置光学设备后发生的变形尽可能小。另外，以光学设备Ⅰ和光学设备Ⅱ之间的光路为光路1，以光学设备Ⅱ和光学设备Ⅲ之间的光路为光路2，本实施例方法可实现光路1和光路2之间的夹角不超过数十秒级。

本实施例中，获取任一调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围，具体包括：

首先，从任一调平支腿2的支撑力范围中选取多个支撑力；多个支撑力至少包括上述支撑力范围的两个端值。

然后，通过拉力试验机对该调平支腿2进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，多个反拉力大小分别为选取的支撑力大小。

其中，对调平支腿2进行反拉试验时，先将调平支腿2两端固定在拉力试验机上，然后电机控制器驱动该调平支腿2收缩，反拉拉力机，反拉力逐级加大，以得到每个反拉力对应的驱动电流。

最后，以最小驱动电流和最大驱动电流作为驱动电流范围的两个端值，得到该调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围。

在拉力试验机上，依次对每个调平支腿2进行反拉试验，以标定各调平支腿2的支撑力范围对应的驱动电流范围Ⅰ_k1～Ⅰ_k2(k＝1～6)。因此，当调平支腿2的驱动电流达到标定的驱动电流范围内时，表示该调平支腿2的支撑力达到了其支撑力范围。

本实施例中，当在上述光学平台1的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿2的实时驱动电流处于对应的标定电流范围内时，对各调平支腿2进行断电锁定，以便于保持光学平台1的调平后的稳定性。

进一步地，上述步骤S3中控制各调平支腿2同时伸出至均完全受力具体包括：

首先，控制各调平支腿2同时伸出，并分别判断每个调平支腿2对应的驱动电流是否达到电流阈值；上述电流阈值小于上述驱动电流范围的低端值。

当任一调平支腿2对应的驱动电流达到电流阈值时，则确定该调平支腿2完全受力；否则，控制上述调平支腿2继续伸出至对应的驱动电流达到电流阈值。

先达到完全受力的调平支腿2停止运动，直至最后一个调平支腿2对应的驱动电流也达到电流阈值，表明所有调平支腿2均完全受力，即可控制所有调平支腿2再次同时伸出至光学平台1脱离载具。

本实施例中，控制各调平支腿2同时伸出至均完全受力之前，还包括：在上述光学平台1上安装双轴倾角传感器，以便于通过双轴倾角传感器实时检测光学平台1调平过程中的倾角。

可选地，上述预设的倾角范围为0±0.05°，以保证光学平台1的水平。

本实施例中，在光学平台1调平结束后，可采用水平仪等设备进行测量，确定光学平台多处支撑的相对角度满足要求，以满足上装光学设备的相邻光路之间的相对角度要求。待光学平台1使用完毕后，收回各调平支腿2，使光学平台1再次落于载具上。多次执行调平-撤收全流程，光学平台1上各光学设备之间的光路相对角度值无明显差异，表明该调平结果具有重复性，且调平精度较高。

本发明实施例还提供一种大尺寸重载光学平台的调平系统，其包括倾角传感器、电机控制器、标定设备和调平控制器。

倾角传感器设置在光学平台1上，用于检测光学平台1的实时倾角。

电机控制器设有多个，每个电机控制器分别驱动一个调平支腿2运动，并反馈实时驱动电流。

标定设备用于预先获取各调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围；上述各调平支腿2的支撑力范围为：在上述光学平台1处于水平状态下，调平支腿支撑面坡度范围所对应的各调平支腿2的支撑力范围；上述调平支腿支撑面坡度范围为上述光学平台1的应用位置的坡度范围。

调平控制器分别与倾角传感器和多个电机控制器电性连接。当上述光学平台1位于应用位置时，调平控制器用于控制各电机控制器驱动各调平支腿2同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿2继续同时伸出，直至上述光学平台1脱离载具。

调平控制器还用于根据上述光学平台1的实时倾角和各调平支腿2的实时驱动电流，控制电机控制器对调平支腿2进行自适应调平，直至上述光学平台1的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿2的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。

本实施例中，上述标定设备包括拉力试验机，上述拉力试验机用于分别对每个调平支腿2进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，进而得到各调平支腿2的支撑力范围所对应的驱动电流范围。上述反拉力为：从对应支撑力范围中选取的支撑力。

可选地，本实施例的调平系统还包括显示装置，显示装置用于显示各调平支腿2的当前工作状态。

本实施例的调平系统，适用于上述各调平方法，通过在调平过程中控制驱动电流来控制调平支腿的支撑力，保证光学平台上表面多个位置相对水平，从而保证各光学设备光路之间的平行度要求，实现高精度调平。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，其包括步骤：

根据静力学关系，计算在大尺寸重载光学平台处于水平状态下，调平支腿的支撑面坡度范围所对应的各调平支腿的支撑力范围；所述调平支腿的支撑面坡度范围为所述光学平台的应用位置的坡度范围；

获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；

当所述光学平台位于应用位置时，控制各调平支腿同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿继续同时伸出，直至所述光学平台脱离载具；

根据所述光学平台的实时倾角和各调平支腿的实时驱动电流对调平支腿进行自适应调平，直至所述光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。

2.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，还包括：

根据光学平台的荷载及其结构刚度分布，确定调平支腿的数量和各调平支腿的安装位置，并进行调平支腿安装。

3.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，获取任一调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围，具体包括：

从任一调平支腿的支撑力范围中选取多个支撑力；多个支撑力至少包括所述支撑力范围的两个端值；

通过拉力试验机对该调平支腿进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，多个反拉力大小分别为选取的支撑力大小；

以最小驱动电流和最大驱动电流作为驱动电流范围的两个端值。

4.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于：当在所述光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的标定电流范围内时，对各调平支腿进行锁定，保持当前的驱动电流不变。

5.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，控制各调平支腿同时伸出至均完全受力具体包括：

控制各调平支腿同时伸出，并分别判断每个调平支腿对应的驱动电流是否达到电流阈值；所述电流阈值小于所述驱动电流范围的低端值；

若是，则确定所述调平支腿完全受力；若否，则控制所述调平支腿继续伸出至对应的驱动电流达到电流阈值。

6.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，控制各调平支腿同时伸出至均完全受力之前，还包括：在所述光学平台上安装双轴倾角传感器。

7.如权利要求1所述的大尺寸重载光学平台的调平方法，其特征在于，其特征在于：所述预设的倾角范围为0±0.05°。

8.一种大尺寸重载光学平台的调平系统，其特征在于，其包括：

倾角传感器，其用于检测光学平台的实时倾角；

电机控制器，其设有多个，每个电机控制器分别驱动一个调平支腿运动，并反馈实时驱动电流；

标定设备，其用于获取各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；所述各调平支腿的支撑力范围为：在所述光学平台处于水平状态下，调平支腿支撑面坡度范围所对应的各调平支腿的支撑力范围；所述调平支腿支撑面坡度范围为所述光学平台的应用位置的坡度范围；

调平控制器，其用于当所述光学平台位于应用位置时，控制各电机控制器驱动各调平支腿同时伸出直至所有调平支腿完全受力，然后控制各调平支腿继续同时伸出，直至所述光学平台脱离载具；其还用于根据所述光学平台的实时倾角和各调平支腿的实时驱动电流，控制电机控制器对调平支腿进行自适应调平，直至所述光学平台的实时倾角处于预设的倾角范围内，且各调平支腿的实时驱动电流处于对应的驱动电流范围内。

9.如权利要求8所述的大尺寸重载光学平台的调平系统，其特征在于：所述标定设备包括拉力试验机，所述拉力试验机用于分别对每个调平支腿进行逐级反拉试验，得到多个反拉力对应的驱动电流，进而得到各调平支腿的支撑力范围所对应的驱动电流范围；

所述反拉力的大小为：从对应支撑力范围中选取的支撑力大小。

10.如权利要求8所述的大尺寸重载光学平台的调平系统，其特征在于，还包括：显示装置，其用于显示各调平支腿的当前工作状态。

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