智能“可變長度”光電基準尺設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、新型激光電子經(jīng)緯儀系統(tǒng)由于具有激光瞄準和伺服驅(qū)動等功能，為實現(xiàn)大空間、大尺寸對象坐標的自動化測量提供了新的途徑。但由于高精度激光電子經(jīng)緯儀對制造工藝要求嚴格，造價昂貴，不適合應(yīng)用推廣，所以非常有必要借鑒傳統(tǒng)經(jīng)緯儀三軸結(jié)構(gòu)模式，但突破其三軸正交結(jié)構(gòu)要求，發(fā)展一種新的非正交軸系”激光經(jīng)緯儀”及其測量系統(tǒng)。
　　非正交軸系“激光經(jīng)緯儀”測量系統(tǒng)組建時，經(jīng)緯儀間空間位姿關(guān)系的確定是建立系統(tǒng)測量模型的關(guān)鍵所在，它影響整個系統(tǒng)測量結(jié)果的精度。

2、本課題為實現(xiàn)對非正交軸系“激光經(jīng)緯儀”測量系統(tǒng)的快速、準確定向，提出并研究了一種基于高精度光電位置敏感器件的智能“可變長度”光電基準尺的構(gòu)建技術(shù)。
　　本文主要研究內(nèi)容和工作有:
　　1、在了解國內(nèi)外針對大空間、大尺寸坐標測量系統(tǒng)以及常見的定向基準尺的基礎(chǔ)上，結(jié)合高精度光電位置敏感器件的發(fā)展應(yīng)用情況，提出開展主要針對非正交軸系“激光經(jīng)緯儀”測量系統(tǒng)定向的智能“可變長度”光電基準尺設(shè)計技術(shù)研究。
　　2、分析了傳統(tǒng)經(jīng)緯儀

3、系統(tǒng)的兩種系統(tǒng)定向原理:精確互瞄法和光束平差法，在此基礎(chǔ)上研究了非正交軸系“激光經(jīng)緯儀”測量系統(tǒng)的工作原理及其定向方案與流程，明確了光電基準尺設(shè)計的必要性。
　　3、對高精度光電位置敏感器件PSD的基礎(chǔ)理論進行了詳細的研究，主要包括:PSD的結(jié)構(gòu)和原理、PSD方程以及PSD檢測光斑重心的原理。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計并提出了一種智能“可變長度”光電基準尺的總體設(shè)計方案，完成了PSD間位姿關(guān)系的標定以及光電基準尺基準桿材料的選擇。
　

4、　4、完成了智能“可變長度”光電基準尺的硬件設(shè)計，主要包括兩方面:PSD信號處理模塊設(shè)計和基準尺無線通訊模塊設(shè)計。其中，PSD信號處理模塊設(shè)計包括分析干擾信號的影響與消除、PSD多路信號解決方案以及信號預(yù)處理電路設(shè)計。無線通訊模塊設(shè)計包括無線通訊技術(shù)的選擇、無線射頻芯片的選型以及基于nRF24E1芯片無線通訊模塊的設(shè)計。
　　5、進行了PSD位置檢測重復(fù)性精度的驗證以及PSD間位姿關(guān)系的標定。搭建了實驗平臺，完成了基準尺的精度評價