[發(fā)明專利]一種PSD標定裝置及基于該裝置的參數(shù)標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210399587.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114739292B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設計）人: 邱啟帆;董登峰;周維虎;程智;張佳;張劉港
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;海寧集成電路與先進制造研究院
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京庚致知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李曉輝

1.一種PSD機體坐標系的系數(shù)標定方法，其特征在于，通過PSD芯片參數(shù)標定裝置進行系數(shù)標定，所述PSD芯片參數(shù)標定裝置包括：激光器、激光器驅動電路、二維精密平臺、穩(wěn)固平臺、伺服驅動裝置以及數(shù)據(jù)處理電路；所述激光器與激光器驅動電路連接，生成激光并發(fā)射激光至PSD芯片；激光器驅動電路與所述激光器連接，且不與穩(wěn)固平臺接觸，用于使所述激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的功率的激光；所述二維精密平臺設置于穩(wěn)固平臺上，可放置所述PSD芯片，在伺服驅動裝置的控制下帶動所述PSD芯片運動，并對所述PSD芯片進行定位；穩(wěn)固平臺用于放置所述二維精密平臺，使所述二維精密平臺在平穩(wěn)固定的環(huán)境中工作；所述伺服驅動裝置用于控制所述二維精密平臺運動，所述伺服驅動裝置與所述穩(wěn)固平臺不接觸；以及所述數(shù)據(jù)處理電路與所述PSD芯片連接，且不與所述穩(wěn)固平臺接觸，用于讀取所述PSD芯片的原始坐標進行參數(shù)標定或讀取補償后的坐標數(shù)據(jù)進行參數(shù)檢驗；

所述PSD機體坐標系的系數(shù)標定方法包括：

打開激光器和PSD外部電路，所述外部電路包括激光器驅動電路和數(shù)據(jù)處理電路，等待激光器穩(wěn)頻指示燈亮起；

通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺運動，進而帶動PSD運動，使數(shù)據(jù)處理電路輸出的PSD原始坐標點的坐標值接近(0,0)；

基于PSD原始坐標點的坐標值及通過伺服驅動裝置驅動二維精密平臺在二維平臺坐標系的兩軸的正方向和負方向分別運動后產(chǎn)生的坐標值，確定安裝滾轉誤差角；

基于PSD原始坐標點的坐標值、通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺在二維平臺坐標系的兩軸的正方向和負方向分別運動產(chǎn)生的坐標值、通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺在二維平臺坐標系第一象限移動的距離值，確定安裝方位誤差角和安裝俯仰誤差角；以及

確定機體坐標系的X軸系數(shù)和Y軸系數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的PSD機體坐標系的系數(shù)標定方法，其特征在于，基于PSD原始坐標點的坐標值及通過伺服驅動裝置驅動二維精密平臺在二維平臺坐標系的兩軸的正方向和負方向分別運動后產(chǎn)生的坐標值，確定安裝滾轉誤差角，包括：

通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺分別依次向二維平臺坐標系X軸正方向、二維平臺坐標系X軸負方向、二維平臺坐標系Y軸正方向、二維平臺坐標系Y軸負方向移動預定距離至不同的四個點，并分別記錄移動至四個點的原始坐標值；以及

基于所述四個點的原始坐標值及PSD原始坐標點的坐標值，計算以逆時針偏離導航坐標系為正的安裝滾轉誤差角。

3.根據(jù)權利要求2所述的PSD機體坐標系的系數(shù)標定方法，其特征在于，基于PSD原始坐標點的坐標值、通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺在二維平臺坐標系的兩軸的正方向和負方向分別運動產(chǎn)生的坐標值、通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺在二維平臺坐標系第一象限移動的距離值，確定安裝方位誤差角和安裝俯仰誤差角，包括：

通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺在二維坐標系的第一象限以任意角度移動預設距離，所述預設距離通過分別在二維坐標系X軸正向和Y軸正向移動一定距離確定；以及

基于所述預設距離、通過伺服驅動裝置控制而二維精密平臺在二維精密平臺在二維平臺坐標系的兩軸的正方向分別運動后產(chǎn)生的坐標值、PSD原始坐標點的坐標值，計算安裝誤差角，所述安裝誤差角包括安裝方位誤差角和安裝俯仰誤差角。

4.根據(jù)權利要求3所述的PSD機體坐標系的系數(shù)標定方法，其特征在于，所述確定機體坐標系的X軸系數(shù)和Y軸系數(shù)，包括：

伺服驅動裝置控制二維精密平臺運動，使得PSD數(shù)據(jù)處理電路讀取經(jīng)安裝誤差角補償后的PSD坐標點的坐標值，經(jīng)安裝誤差角補償后的PSD坐標點的坐標值接近(0,0)；

分別移動二維精密平臺的機體坐標系的兩軸，使X、Y軸分別產(chǎn)生R_i的位移，R_i取值多個，獲得二維精密平臺移動后的多個點的坐標值，i取值為大于0的自然數(shù)；

計算所述二維精密平臺移動后的多個點經(jīng)安裝誤差角補償后的坐標；以及

基于所述經(jīng)安裝誤差角補償后的PSD坐標點的坐標值、二維精密平臺移動后的多個點經(jīng)安裝誤差角補償后的坐標，計算PSD機體坐標系的X軸系數(shù)和Y軸系數(shù)。

5.一種PSD非線性畸變標定方法，其特征在于，在通過權利要求1至4任一所述方法標定PSD機體坐標系系數(shù)標定基礎上進行非線性畸變標定，包括：

設置一定邊長的網(wǎng)格，同時，令PSD機體坐標系零點作為二維精密平臺移動的原點，所述網(wǎng)格覆蓋PSD芯片；

獲取PSD坐標真值，包括：通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺以所述邊長為步長進行運動進而帶動PSD芯片以所述邊長為步長進行運動，使得激光照射至PSD芯片在網(wǎng)格的各個頂點，基于所述步長記錄PSD在網(wǎng)格的各個頂點的坐標真值；

獲取PSD坐標讀數(shù)，包括：在通過伺服驅動裝置控制二維精密平臺以所述邊長為步長運動進而帶動PSD芯片以所述邊長為步長進行運動時，通過PSD數(shù)據(jù)處理電路讀取PSD芯片在網(wǎng)格的各個頂點的經(jīng)過安裝角補償和系數(shù)補償后的坐標值，其中，安裝角補償包括安裝滾轉誤差角補償、安裝方位誤差角補償和安裝俯仰誤差角補償；

基于所述PSD坐標真值和所述PSD坐標讀數(shù)，建立PSD芯片在網(wǎng)格各個頂點坐標誤差模型；以及

對所述誤差模型通過插值方法進行畸變補償。