球坐標法激光跟蹤控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、激光跟蹤測量系統(tǒng)是在機器人計量學基礎上發(fā)展起來的一種新型坐標測量方法。由于激光干涉儀是目前世界上大范圍位移測量精度最高的實用工具,以激光干涉儀為基礎的柔性坐標測量系統(tǒng)被認為是最有潛力的高精度、大范圍、非接觸、動態(tài)測量工具。
　　 本課題基于球坐標法原理,設計了單站式三維坐標激光跟蹤測量系統(tǒng)。論文主要圍繞球坐標法激光跟蹤測量系統(tǒng)的一個關鍵部分一激光跟蹤控制系統(tǒng)一進行研究。主要工作內容如下:
　　 1)論述了球坐標法激光跟蹤

2、測量系統(tǒng)的測量原理和總體設計,包括干涉測長光路,激光跟蹤機構,系統(tǒng)硬件電路以及電機的選型。
　　 2)根據系統(tǒng)實際架構和光路,建立了系統(tǒng)的理想數學模型,推導了測量空間任意被測點的坐標表達式,并分析了測量光束的反射基點與跟蹤機構的旋轉基點不重合的兩種誤差模型。
　　 3)設計了基于DSP與FPGA的激光跟蹤測量系統(tǒng)控制方案。利用TMS320F2812作為主要控制芯片,對其編程實現(xiàn)與兩塊FPGA和上位機的通訊以及實現(xiàn)對伺服電

3、機的控制。
　　 4)利用Verilog HDL語言對信號采集處理FPGA編程實現(xiàn)了A／D信號的采集與初步處理,對跟蹤控制FPGA編程實現(xiàn)了光柵尺信號的處理、時鐘分頻輸出以及控制信號從并行到串行的轉換。
　　 5)對電機及其驅動系統(tǒng)進行了調試,保證了系統(tǒng)跟蹤測量的基本功能。根據系統(tǒng)架構,由PSD光斑偏差量推導得出了電機控制量,并用于電機的控制。
　　 6)基于傳統(tǒng)可靠的PID算法設計了積分分離式PID電機控制器,