[發明專利]一種激光跟蹤測量系統俯仰模塊的配重計算方法

有效

• 申請號: 201910459538.1
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110597300B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 陳洪芳;孫若水;李長亮;宋輝旭;石照耀
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種激光跟蹤測量系統俯仰模塊的配重計算方法，該方法計算了在激光追蹤系統水平回轉平臺整體重心偏移的情況下尾部平衡配重的計算方法。在激光追蹤系統中，如果水平回轉平臺重心偏移會極大的提升激光追蹤系統俯仰運動電機的控制難度。本發明提供的配重計算方法可以有效地為激光追蹤系統設計合理的配重，降低對俯仰運動電機的控制難度，提高激光追蹤測量系統的精度。

技術領域

本發明涉及一種激光測量領域，特別涉及一種激光跟蹤測量系統俯仰模塊的激光跟蹤測量系統配重計算方法。

背景技術

激光跟蹤系統用于測量空間大尺寸幾何尺寸和動態軌跡，是大型科學工程和高端設備制造迫切需要的測量設備。為了實現空間動態目標跟蹤和測量，需要激光跟蹤系統精確地實時檢測動態目標位置的相對變化，并通過跟蹤控制單元的俯仰角進行高速伺服控制。測量光束總是能保證快速瞄準和跟蹤空間運動目標中心，從而實現大范圍、遠距離運動目標的實時跟蹤和精確測量。激光跟蹤測量系統主要由能夠實現自動跟蹤的二維回轉機構和干涉測長系統組成。跟蹤控制系統應具有響應快、無靜態誤差、跟蹤誤差小、工作穩定可靠等特點。但是由于激光跟蹤系統激光頭部分(俯仰模塊)的重心會與俯仰電機的旋轉軸線產生一個偏心距，這個偏心距會增加俯仰電機的高速伺服控制難度，使其難以將電機控制參數調整到一個合適的數值。

發明內容

本發明的目的在于計算一種激光跟蹤測量系統俯仰模塊的平衡配重塊質量，提供了一種利用計算平衡配重質量塊的計算方法。本發明在傳統的激光跟蹤測量系統的俯仰模塊部分增加了配重塊設計，作用為平衡激光頭部分的質量，讓激光跟蹤測量系統的俯仰部分的中心點位于俯仰電機旋轉軸線的位置，這樣的設計可以有效降低俯仰電機高速伺服控制的難度，達到更好的電機控制效果。

如圖1、圖2所示，該激光跟蹤測量系統的俯仰模塊包括激光頭部分、俯仰連接支架13及配重塊組。配重塊組和激光頭部分利用螺栓連接固連在俯仰連接支架13上。配重塊組由兩塊配重塊I14、配重支撐板15、兩塊配重連接板16 和配重塊II 17組成，兩塊配重塊I與一塊配重塊II組成配重組。兩塊配重連接板16對稱設在配重支撐板15兩側，兩塊配重塊I14對稱分布在一塊配重連接板16兩側，配重塊II 17設在另一塊配重連接板16的一側；

激光頭部分由光電接收器1、BS透鏡及透鏡架2、PBS透鏡及透鏡架3、1/4 波片及波片架4、光闌5、凸透鏡及透鏡架6、激光架7、PSD電路板8、光路搭載底板9、光路搭載連接板10、垂直微調旋鈕11、水平微調旋鈕12黑色不透光外殼19。如圖1所示，激光頭部分整體重心偏向一側，為了方便控制系統的調節，需要在俯仰連接支架13中設計尾部配重塊重量來平衡激光頭部分的重量。

如圖2所示，激光跟蹤測量系統的整體機械結構為俯仰模塊18。俯仰模塊 18與俯仰軸電機通過螺栓固定。如圖3所示，分別以標準球球心為原點O，水平回轉軸、垂直回轉軸分別為X軸和Z軸，建立O-XYZ坐標系。以XOZ平面為分割面，將整個水平回轉轉動部分分割為如圖5所示俯仰前半部20與俯仰后半部 21。

如圖3所示，設水平回轉前半部重心點空間坐標為A(x₁，y₁，z₁)，標準球球心為空間坐標系原點O(0，0，0)，水平回轉后半部重心點空間坐標為B(x₂，y₂，z₂)，尾架部分重心點空間坐標為C(x₃，y₃，z₃)，配重組重心點空間坐標為D(x₄，y₄，z₄)。設俯仰前半部質量為m₁，尾架部分質量為m₂，配重組質量為m₃，水平回轉后半部質量為(m₂+m₃)。