激光跟踪仪角度采集系统设计及误差修正研究.pdf

《激光跟踪仪角度采集系统设计及误差修正研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、计测技术理论与实践·13·doi：10．11823／j．issn．1674—5795．2014．05．03激光跟踪仪角度采集系统设计及误差修正研究董登峰，王博，李万红，周维虎，劳达宝(中国科学院光电研究院，北京100094)摘要：高精度的角度采集和测量是激光跟踪仪实现跟踪和精密测量的关键。针对激光跟踪仪中采用的圆光栅编码器，本文介绍了一种基于FPGA的数据采集系统的设计与实现方法。该采集系统分为滤波、计数、通信三大模块。数字滤波模块用于消除跟踪控制过程中跟踪头振动、抖动产生的信号干扰；计数模块实现方波脉冲的倍频、辨向及计数；通信模块实现跨时钟域

2、的数据传输。系统通过Modelsim仿真及实验测试验证了方法的可行性与可靠性。采用谐波分析方法对角度误差进行了修正，测量误差由3．5”降低到1．5”。本文设计的角度采集系统及谐波分析误差修正方法具有一定的通用性，可广泛应用于相关领域。关键词：激光跟踪仪；数据采集；误差修正；谐波分析中图分类号：TB922；TP337文献标识码：A文章编号：1674—5795(2014)05—0013—05ResearchonAngleAcquisitionSystemDesignandAngleErrorCompensationforLaserTrackersD

3、ONGDengfeng，WANGBo，LIWanhong，ZHOUWeihu，LAODabao(AcademyofOpto—ElectronicsChineseAcademyofSciences，Beijing100094，China)Abastract：Thehigh—precisionangledataacquisitionisthebasicpremisetoachieveprecisetrackingcontrolandmeasurementforlasertrackers．Inthispaper，adataacquisitionsys

4、tembasedonFPGAisintroducedfortheactual-appliedcirculargratingencoder．Thesystemisdi-videdintothreepartsandpresentedindetail．Thedigitalfilteringmodulecanfilterhigh一~equencynoise．thecountingmoduleisusedtoaccom-plishpulsecountingandrotatingdirectiondiscerning，andthecommunication

5、moduleimplementssignalstransmittingbetweenmultipleproces—sors．ThesimulationbyModelsimandexperimentalresultsshowthatthesystemisabletorealizecorrectandreliabledataacquisitionandtrans—mission．Themeasurementerorisanalyzedandtheharmonicerrorcompensationmethodisdiscussed．Aftercomp

6、ensation．theerorisremark—ablyreducedfrom3．5"to1．5”．Keywords：lasertracker；dataacquisition；erorcompensation；harmonicanalysisO引言码器输出信号进行准确快速采集。一般而言，角度采集系统有三种方式：采用独立元器件设计开发逻辑门激光跟踪仪是一种高精度超大尺寸空间工业测量电路，采用专用细分计数电路，采用现有的可编程逻仪器，广泛应用于大型飞机、船舶潜艇、卫星火箭、辑器件或微控制器。第一种方法周期长、可靠性低；工装型架等大部件的装配对接。

7、激光跟踪仪测量合作第二种方式功能单一、渠道不畅；第三种方式(如FP．目标(靶球)的空问坐标位置取决于跟踪仪基准点到GA)介于前两者之间，在保证可靠性的基础可以方便靶球的距离长度及当前的方位、俯仰角度，因而角度地进行编程、出错、再编程操作，灵活性强。测量是跟踪测量的核心单元之一，而且是目前制约空在获得可靠角度数据的基础上进一步提高测角精间位置测量精度的主要瓶颈。度有两个途径J：①提高光栅盘的刻划以及轴系的加为了在激光跟踪仪中实现精密角度测量，通常采工、装配精度；②采用误差修正技术。前者受制于加用高精度的角位移测量传感器圆光栅编码器，并对编工条件和

8、跟踪仪的体积大小不易实现，后者主要依赖于光栅盘的检测精度以及光栅盘本身的重复精度。所收稿日期：2014—08—07；收修改稿日期：2014—09—04