[发明专利]一种扫描镜运动高精度动态测角方法

说明书

一种扫描镜运动高精度动态测角方法，是将陀螺测角仪安装并固定在扫描镜转轴上，在扫描控制器的作用下，使得陀螺测角仪与扫描镜在力矩电机的驱动下同步作连续地往复运动，从而实现扫描镜运动高精度动态角度测试。测量时，感应同步器组件测角数据以及激光陀螺的测角数据均传至外围计算机，由计算机对二组测角数据进行比对，并通过合适的算法对感应同步器测角组件数据进行校正。经过校正后的感应同步器组件测角数据被重新用于闭环控制，并进一步提高扫描镜运动精度。本发明的有益效果是：动态测量系统的采集数据频率可到2000Hz以上，测量范围可达10°以上，测量精度可达0.3″(3σ)。可使经过校正后的扫描镜运动精度明显提高，达到1″(3σ)。

技术领域

本发明涉及一种角度测试技术，具体涉及一种空间扫描镜运动在线动态高精度测角方法。

背景技术

空间高精度扫描机构一般采用圆感应同步器作为角度传感器，圆感应同步器由转子和定子组成。扫描机构组装时，圆感应同步器的转子和定子分别安装在机构框架和转轴上。感应同步器测角信号经过电路放大和转换，传输给控制器，感应同步器及其信息处理电路、电机及其控制电路构成一个完整的闭环控制系统。感应同步器与扫描机构的其它部件组装后，会引入组装偏差。同时，由于感应同步器自身的偏差以及运动过程中引入的与速度相关的谐波误差，综合动态误差可能超过2″(1σ)，导致感应同步器组件测角精度不能满足实际扫描镜运动时测量和控制精度要求。需要一种方法对扫描镜运动的精度进行动态测试，并利用测试结果对感应同步器组件精度进行校正，使扫描镜运动精度进一步提高。

目前，扫描机构扫描镜运动精度可以用光电自准直仪测量，精度能达0.3″(1σ)，但由于其视场较小(仅为角分级)，而且采样频率较低(20Hz左右)，无法满足大运动范围(1°以上)、高速(200Hz以上)的更高精度的测量。

发明内容

本发明目的是，在现有空间高精度扫描机构扫描镜运动精度基础上，提出一种激光陀螺测角仪在线测试方法，实现扫描镜运动高精度、高速度和大运动范围动态的测量，并将测量结果用于感应同步器组件精度校正，可以进一步提高扫描镜的运动控制精度。

本发明的所述方法由陀螺测角仪和主机系统组成的测试装置来实现；所述的测试装置包括陀螺测角仪、感应同步器及其处理电路、扫描镜及其机构组件、扫描控制器和控制计算机；其特征在于方法如下：

将陀螺测角仪安装并固定在扫描镜转轴上，在扫描控制器的作用下，使得陀螺测角仪与扫描镜在力矩电机的驱动下同步作连续地往复运动，从而实现扫描镜运动高精度动态角度测试；测量时，感应同步器组件测角数据以及激光陀螺的测角数据均传至外围计算机，由计算机对二组测角数据进行比对，并通过合适的算法对感应同步器测角组件数据进行校正；经过校正后的感应同步器组件测角数据被重新用于闭环控制，并进一步提高扫描镜运动精度。

本发明的有益效果是：动态测量系统的采集数据频率可到2000Hz以上，测量范围可达10°以上，测量精度可达0.3″(3σ)。可使经过校正后的扫描镜运动精度明显提高，达到1″(3σ)。

附图说明

图1是扫描镜运动高精度动态测角方法布局图。

图1中，1是激光陀螺；2是扫描机构框架；3是扫描镜及其转轴；4是感应同步器。

图2是扫描镜运动高精度动态测角方法数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合举例对本发明的具体实施作详细说明。

如图1和图2所示，本发明“一种扫描镜运动高精度动态测角方法”由陀螺测角仪及其计算机系统组成的测角装置来具体实施。

首先将高精度激光陀螺及其固定工装组成的陀螺测角仪1安装并固定在扫描镜转轴上；扫描机构框架2支承着扫描镜及其转轴3，扫描控制器驱动力矩电机及扫描镜运动，感应同步器4作为角度反馈元件。扫描控制器根据目标角度位置的要求发送运动控制指令，扫描镜在扫描控制器的控制下作闭环运动。由于陀螺测角仪与转轴固联，使得陀螺测角仪与扫描机构转动部分在力矩电机的驱动下一起作连续的摆动运动，可以认为陀螺测角仪和感应同步器的运动角度值是相同的。陀螺与感应同步器同步进行角度采样，陀螺测角数据经过电路处理后，实时发送到陀螺测试计算机；感应同步器测角数据经过电路处理后，实时发送到扫描控制器中。将感应同步器的角度数据和激光陀螺的角度数据用合适的算法进行比对和校正，并将校正结果带入扫描控制器获得的感应同步器组件测角反馈数据，对感应同步器组件测角反馈数据进行校正，并重新用于扫描镜运动反馈控制，从而实现了扫描镜运动高精度动态角度测试和校正，并明显提高了扫描镜运动精度。