激光跟蹤系統(tǒng)設計.pdf

1、基于多站法原理的激光跟蹤干涉坐標測量系統(tǒng)具有測量范圍大、精度高、柔性、動態(tài)、可現(xiàn)場測量等特點，此外，還具有系統(tǒng)參數(shù)自標定、丟光信息自恢復、誤差分離和補償、干涉儀的遷移和再標定、系統(tǒng)重組等功能，具有非常廣闊的應用前景。我們首次在國內(nèi)研制激光跟蹤干涉柔性坐標測量系統(tǒng)，并受到國家自然科學基金的資助，項目編號為59875064。 本課題基于多站法測量原理，設計了四路激光跟蹤儀組成的柔性三維坐標測量系統(tǒng)。論文主要對測量系統(tǒng)的一個關鍵部分-

2、激光跟蹤系統(tǒng)-進行研究，主要工作包括以下幾個方面： 1、改進了基于直線度測量的激光跟蹤干涉測量光路。在現(xiàn)有光路上替換了原有的光學器件，增加了干涉濾光片，使得進入探測器的激光光斑形狀為非常規(guī)則的圓形，并且?guī)缀醪皇芡饨珉s散光的影響。 2、光電位置檢測系統(tǒng)設計。根據(jù)二維PSD的工作原理，實現(xiàn)PSD的檢測電路，包括微電流放大、和差運算和除法電路，具有調(diào)零和調(diào)增益功能。實驗表明，PSD及其檢測電路在PSD中心4cm2范圍內(nèi)電壓——

3、位移曲線有很好的線性度。 3、激光跟蹤模擬控制系統(tǒng)的設計。模擬控制系統(tǒng)采用位置閉環(huán)設計，對各個環(huán)節(jié)進行數(shù)學建模，計算出位置環(huán)調(diào)節(jié)器的PID模型。完成電機選型，PWM驅(qū)動和PID調(diào)節(jié)電路。實驗證明，此控制系統(tǒng)的跟蹤速度優(yōu)于0.2m/s。 4、激光跟蹤數(shù)字控制系統(tǒng)的設計。數(shù)字控制系統(tǒng)采用電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)三閉環(huán)設計，對各個環(huán)節(jié)進行數(shù)學建模，計算出位置環(huán)調(diào)節(jié)器的PI模型。電流環(huán)和速度環(huán)由電機控制器實現(xiàn)，用數(shù)據(jù)采集卡采集PS

4、D的檢測信號，經(jīng)過PI運算，通過CAN總線發(fā)送控制信號給控制器控制電機運動。 5、測量軟件設計。建立激光干涉儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用VC編寫了測量軟件，能夠測量目標鏡的相對位移，并實現(xiàn)三路激光跟蹤儀的同步數(shù)據(jù)采集。為了便于和數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊聯(lián)合工作，又用Labview編寫了測量模塊，構(gòu)成整個數(shù)字控制系統(tǒng)軟件。 6、貓眼誤差測量。分析了貓眼的誤差因素，對Leica公司生產(chǎn)的商用貓眼CER75的光學誤差進行了測