本發(fā)明涉及一種空間掃描機構(gòu)在線高精度靜態(tài)測角方法，屬于掃描機構(gòu)測角技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

空間高精度掃描機構(gòu)一般采用圓感應同步器作為角度傳感器，圓感應同步器由轉(zhuǎn)子和定子組成。掃描機構(gòu)組裝時，圓感應同步器的轉(zhuǎn)子和定子分別安裝在機構(gòu)框架和轉(zhuǎn)軸上。感應同步器測角信號經(jīng)過電路放大和轉(zhuǎn)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(gòu)成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時，由于感應同步器自身的偏差，綜合靜態(tài)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，并利用測試結(jié)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(gòu)的測角一般采用高精度經(jīng)緯儀進行靜態(tài)角度測量。采用高精度經(jīng)緯儀進行靜態(tài)角度測量時，受儀器自身和讀數(shù)等誤差因素的影響，精度一般低于1″(1σ)。同時，由于受時間成本因素的影響，經(jīng)緯儀進行靜態(tài)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(nèi)插推導，因而無法獲得連續(xù)的高精度角度測量值，將不利于實現(xiàn)高精度角度修正算法，無法實現(xiàn)掃描鏡指向精度的進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是，在現(xiàn)有空間高精度掃描機構(gòu)掃描鏡指向精度基礎(chǔ)上，提出一種激光陀螺測角儀在線測試方法，實現(xiàn)掃描鏡指向高精度、高密度、大范圍靜態(tài)測量，并將測量結(jié)果用于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(fā)明的技術(shù)方案是將高精度陀螺測角儀安裝并固定在掃描鏡轉(zhuǎn)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(qū)動下同步作連續(xù)低于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(shù)據(jù)。測量時，感應同步器組件測角數(shù)據(jù)以及激光陀螺的測角數(shù)據(jù)均傳至外圍計算機，由計算機對二組測角數(shù)據(jù)進行比對，并通過合適的算法對感應同步器組件測角數(shù)據(jù)進行校正。經(jīng)過校正后的感應同步器組件測角數(shù)據(jù)被重新用于閉環(huán)控制，明顯提高了掃描鏡指向精度。

本發(fā)明的有益效果是采集數(shù)據(jù)頻率可到2000hz以上，測量范圍可達10°以上，測量精度可達0.3″(3σ)，測試角度間隔為1.8″。經(jīng)校正后掃描鏡指向精度達到0.5″(3σ)。

所述高精度掃描機構(gòu)靜態(tài)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(gòu)組件、掃描控制器和控制計算機等組成的裝置來實現(xiàn)。

所述陀螺測角儀由激光陀螺及其固定工裝、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(tài)測角方法布局圖。

圖1中，1是激光陀螺；2是掃描機構(gòu)框架；3是掃描鏡及其轉(zhuǎn)軸；4是感應同步器。

圖2是掃描鏡運動高精度動態(tài)測角方法數(shù)據(jù)處理流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合舉例對本發(fā)明的具體實施作詳細說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明“一種掃描鏡運動高精度動態(tài)測角方法”由陀螺測角儀及其計算機系統(tǒng)組成的測角裝置來具體實施。

首先將高精度激光陀螺及其固定工裝組成的陀螺測角儀1安裝并固定在掃描鏡轉(zhuǎn)軸上；掃描機構(gòu)框架2支承著掃描鏡及其轉(zhuǎn)軸3，掃描控制器驅(qū)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(jù)目標角度位置的要求發(fā)送運動控制指令，掃描鏡在掃描控制器的控制下作閉環(huán)運動。由于陀螺測角儀與轉(zhuǎn)軸固聯(lián)，使得陀螺測角儀與掃描機構(gòu)轉(zhuǎn)動部分在力矩電機的驅(qū)動下一起作連續(xù)、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采樣，陀螺測角數(shù)據(jù)經(jīng)過電路處理后，實時發(fā)送到陀螺測試計算機；感應同步器測角數(shù)據(jù)經(jīng)過電路處理后，實時發(fā)送到掃描控制器中。將感應同步器的角度數(shù)據(jù)和激光陀螺的角度數(shù)據(jù)用合適的算法進行比對和校正，并將校正結(jié)果帶入掃描控制器獲得的感應同步器組件測角反饋數(shù)據(jù)，對感應同步器組件測角反饋數(shù)據(jù)進行校正，并重新用于掃描鏡指向反饋控制，從而實現(xiàn)了掃描鏡指向高精度靜態(tài)角度測試和校正，并明顯提高了掃描鏡指向精度。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種掃描鏡指向高精度靜態(tài)測角方法，該方法將高精度陀螺測角儀安裝并固定在掃描鏡轉(zhuǎn)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(qū)動下同步作連續(xù)低于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(shù)據(jù)。測量時，感應同步器組件測角數(shù)據(jù)以及激光陀螺的測角數(shù)據(jù)均傳至外圍計算機，由計算機對二組測角數(shù)據(jù)進行比對，并通過合適的算法對感應同步器組件測角數(shù)據(jù)進行校正。本發(fā)明的有益效果是采集數(shù)據(jù)頻率可到2000Hz以上，測量范圍可達10°以上，測量精度可達0.3″(3σ)，測試角度間隔為1.8″。經(jīng)校正后掃描鏡指向精度達到0.5″(3σ)。

技術(shù)研發(fā)人員：王淦泉;王偉成;劉德勝;李盼盼;龔德仁;游力軍;趙立忠
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院上海技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.12
技術(shù)公布日：2017.09.15