球坐標(biāo)法激光跟蹤控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)是在機(jī)器人計(jì)量學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型坐標(biāo)測(cè)量方法。由于激光干涉儀是目前世界上大范圍位移測(cè)量精度最高的實(shí)用工具,以激光干涉儀為基礎(chǔ)的柔性坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)被認(rèn)為是最有潛力的高精度、大范圍、非接觸、動(dòng)態(tài)測(cè)量工具。
　　 本課題基于球坐標(biāo)法原理,設(shè)計(jì)了單站式三維坐標(biāo)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。論文主要圍繞球坐標(biāo)法激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分一激光跟蹤控制系統(tǒng)一進(jìn)行研究。主要工作內(nèi)容如下:
　　 1)論述了球坐標(biāo)法激光跟蹤

2、測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理和總體設(shè)計(jì),包括干涉測(cè)長(zhǎng)光路,激光跟蹤機(jī)構(gòu),系統(tǒng)硬件電路以及電機(jī)的選型。
　　 2)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際架構(gòu)和光路,建立了系統(tǒng)的理想數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了測(cè)量空間任意被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式,并分析了測(cè)量光束的反射基點(diǎn)與跟蹤機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)基點(diǎn)不重合的兩種誤差模型。
　　 3)設(shè)計(jì)了基于DSP與FPGA的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)控制方案。利用TMS320F2812作為主要控制芯片,對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)與兩塊FPGA和上位機(jī)的通訊以及實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電

3、機(jī)的控制。
　　 4)利用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)信號(hào)采集處理FPGA編程實(shí)現(xiàn)了A／D信號(hào)的采集與初步處理,對(duì)跟蹤控制FPGA編程實(shí)現(xiàn)了光柵尺信號(hào)的處理、時(shí)鐘分頻輸出以及控制信號(hào)從并行到串行的轉(zhuǎn)換。
　　 5)對(duì)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,保證了系統(tǒng)跟蹤測(cè)量的基本功能。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu),由PSD光斑偏差量推導(dǎo)得出了電機(jī)控制量,并用于電機(jī)的控制。
　　 6)基于傳統(tǒng)可靠的PID算法設(shè)計(jì)了積分分離式PID電機(jī)控制器,