一種掃描鏡指向高精度靜態測角方法與流程

2023-06-20 19:03:06

本發明涉及一種空間掃描機構在線高精度靜態測角方法，屬於掃描機構測角技術領域。

背景技術：

空間高精度掃描機構一般採用圓感應同步器作為角度傳感器，圓感應同步器由轉子和定子組成。掃描機構組裝時，圓感應同步器的轉子和定子分別安裝在機構框架和轉軸上。感應同步器測角信號經過電路放大和轉換，傳輸給控制器，感應同步器及其信息處理電路、電機及其控制電路構成一個完整的閉環控制系統。同時，由於感應同步器自身的偏差，綜合靜態誤差可能超過1″(1σ)，導致感應同步器組件測角精度不能滿足實際掃描鏡指向時測量和控制精度要求，需要一種方法對掃描鏡指向精度進行測試，並利用測試結果對感應同步器組件精度進行校正，使掃描鏡指向精度進一步提高。

目前空間高精度掃描機構的測角一般採用高精度經緯儀進行靜態角度測量。採用高精度經緯儀進行靜態角度測量時，受儀器自身和讀數等誤差因素的影響，精度一般低於1″(1σ)。同時，由於受時間成本因素的影響，經緯儀進行靜態角度測量的密度不會很高，即相鄰二個測量點之間的角度間隔較大。相鄰二點之間的角度值通過內插推導，因而無法獲得連續的高精度角度測量值，將不利於實現高精度角度修正算法，無法實現掃描鏡指向精度的進一步提高。

技術實現要素：

本發明目的是，在現有空間高精度掃描機構掃描鏡指向精度基礎上，提出一種雷射陀螺測角儀在線測試方法，實現掃描鏡指向高精度、高密度、大範圍靜態測量，並將測量結果用於感應同步器組件精度校正，可以明顯提高掃描鏡的指向精度。

本發明的技術方案是將高精度陀螺測角儀安裝並固定在掃描鏡轉軸上，在掃描控制器的作用下，使得陀螺測角儀與掃描鏡在力矩電機的驅動下同步作連續低於1°/s勻速運動，從而獲取該速度條件下的掃描鏡運動角度數據。測量時，感應同步器組件測角數據以及雷射陀螺的測角數據均傳至外圍計算機，由計算機對二組測角數據進行比對，並通過合適的算法對感應同步器組件測角數據進行校正。經過校正後的感應同步器組件測角數據被重新用於閉環控制，明顯提高了掃描鏡指向精度。

本發明的有益效果是採集數據頻率可到2000hz以上，測量範圍可達10°以上，測量精度可達0.3″(3σ)，測試角度間隔為1.8″。經校正後掃描鏡指向精度達到0.5″(3σ)。

所述高精度掃描機構靜態測角方法由陀螺測角儀、感應同步器及其處理電路、掃描鏡及其機構組件、掃描控制器和控制計算機等組成的裝置來實現。

所述陀螺測角儀由雷射陀螺及其固定工裝、陀螺測試計算機組成。

附圖說明

圖1是掃描鏡運動高精度動態測角方法布局圖。

圖1中，1是雷射陀螺；2是掃描機構框架；3是掃描鏡及其轉軸；4是感應同步器。

圖2是掃描鏡運動高精度動態測角方法數據處理流程圖。

具體實施方式

下面結合舉例對本發明的具體實施作詳細說明。

如圖1和圖2所示，本發明「一種掃描鏡運動高精度動態測角方法」由陀螺測角儀及其計算機系統組成的測角裝置來具體實施。

首先將高精度雷射陀螺及其固定工裝組成的陀螺測角儀1安裝並固定在掃描鏡轉軸上；掃描機構框架2支承著掃描鏡及其轉軸3，掃描控制器驅動力矩電機及掃描鏡運動，感應同步器4作為角度反饋元件。掃描控制器根據目標角度位置的要求發送運動控制指令，掃描鏡在掃描控制器的控制下作閉環運動。由於陀螺測角儀與轉軸固聯，使得陀螺測角儀與掃描機構轉動部分在力矩電機的驅動下一起作連續、緩慢的勻速運動，可以認為陀螺測角儀和感應同步器的運動角度值是相同的。陀螺與感應同步器同步進行角度採樣，陀螺測角數據經過電路處理後，實時發送到陀螺測試計算機；感應同步器測角數據經過電路處理後，實時發送到掃描控制器中。將感應同步器的角度數據和雷射陀螺的角度數據用合適的算法進行比對和校正，並將校正結果帶入掃描控制器獲得的感應同步器組件測角反饋數據，對感應同步器組件測角反饋數據進行校正，並重新用於掃描鏡指向反饋控制，從而實現了掃描鏡指向高精度靜態角度測試和校正，並明顯提高了掃描鏡指向精度。