本文關(guān)鍵詞： 激光跟蹤儀 長距離準(zhǔn)直 動(dòng)態(tài)測控 跟蹤控制　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：激光跟蹤儀作為一種高精度的空間大尺寸三維坐標(biāo)測量儀器,融合了激光干涉測量、光電檢測、精密機(jī)械、電機(jī)伺服控制及計(jì)算機(jī)等技術(shù),能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的快速跟蹤及其空間坐標(biāo)的高精度測量。由于其能實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度、高效的動(dòng)態(tài)測量,激光跟蹤儀已廣泛應(yīng)用于大型工件裝配及檢測等領(lǐng)域,是衡量現(xiàn)代精密裝備制造水平的重要標(biāo)志。本課題“激光跟蹤儀長距離光束準(zhǔn)直及動(dòng)態(tài)測控技術(shù)研究”,基于現(xiàn)有激光跟蹤儀樣機(jī)結(jié)構(gòu),分析激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)跟蹤測量的工作原理,針對(duì)激光跟蹤儀跟蹤測量范圍受跟蹤光束發(fā)散特性限制、激光跟蹤儀跟蹤速度受測控單元帶寬限制的問題,對(duì)跟蹤光束長距離準(zhǔn)直技術(shù)及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中的動(dòng)態(tài)測控技術(shù)進(jìn)行研究,以實(shí)現(xiàn)激光跟蹤儀大范圍、高速跟蹤的目標(biāo),為最終研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高性能的激光跟蹤儀打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要研究內(nèi)容如下:針對(duì)激光跟蹤儀跟蹤測量范圍受跟蹤光束發(fā)散特性限制的問題,分析跟蹤光束——半導(dǎo)體激光的光功率及準(zhǔn)直特性對(duì)跟蹤距離的影響。針對(duì)光功率對(duì)跟蹤距離的影響,進(jìn)行了激光跟蹤儀靶鏡位移探測光路與雙頻干涉光路優(yōu)化設(shè)計(jì),使跟蹤光束利用率提高了15倍。針對(duì)光束準(zhǔn)直特性對(duì)跟蹤距離的影響,分析半導(dǎo)體激光經(jīng)光纖傳輸后的光束特性,進(jìn)行了準(zhǔn)直方案設(shè)計(jì),包括準(zhǔn)直原理分析、準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)激光跟蹤儀跟蹤速度受測控單元帶寬限制的問題,根據(jù)激光跟蹤儀跟蹤控制原理,分析激光跟蹤儀測控單元中目標(biāo)偏差檢測模塊帶寬對(duì)跟蹤性能的影響。針對(duì)該影響,進(jìn)行了目標(biāo)偏差檢測模塊的電路設(shè)計(jì),使目標(biāo)偏差檢測模塊的帶寬大于0.8 MHz,滿足跟蹤系統(tǒng)對(duì)帶寬的要求,提升系統(tǒng)響應(yīng)速度。此外,針對(duì)測控單元中信號(hào)解調(diào)及解耦單元數(shù)字接口設(shè)計(jì)復(fù)雜的問題,進(jìn)行了信號(hào)解調(diào)及解耦單元數(shù)字接口的優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省了芯片資源,并簡化了硬件電路及程序設(shè)計(jì),提高了測控單元的設(shè)計(jì)及調(diào)試效率。最后,根據(jù)激光跟蹤測量系統(tǒng)組成,構(gòu)建跟蹤測控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行跟蹤光束長距離準(zhǔn)直、動(dòng)態(tài)跟蹤性能測試實(shí)驗(yàn)及大工作距動(dòng)態(tài)跟蹤測試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,跟蹤光束特性在100m范圍內(nèi)滿足跟蹤測量的要求,激光跟蹤儀在10 m范圍內(nèi)單軸跟蹤速度達(dá)到0.9 m/s,且在偏擺角為±180°、俯仰角為45°~135°的全范圍內(nèi)跟蹤范圍由0.35 m~3.5 m擴(kuò)大到0.3 m~10 m。
[Abstract]:The laser tracker is used as a high - precision three - dimensional coordinate measuring instrument with large dimensions , which combines the techniques of laser interferometry , photoelectric detection , precision machine , motor servo control and computer , etc . It can realize the fast tracking of moving targets and high - precision measurement of its spatial coordinates . Based on the prototype structure of laser tracker , the paper analyzes the influence of laser tracker on tracking distance , and analyzes the influence of laser tracker on tracking distance .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH744.5

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