一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法技术

本发明专利技术涉及基于二次平台线阵CCD的水平位置坐标的计算方法，属于超精密仪器设备测量系统的测量技术领域。本发明专利技术针对现有方法误差较大，致使整个线阵CCD测量系统的误差不符合指标或增加整个测量系统的硬件成本；二次平台系统仿真精确性和稳定性下降，影响全物理仿真的结果的问题。提出一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法：连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置；旋转半导体激光器，此时在系统中每过0.375ms都会有一个线阵CCD被扫过，从而发出一个有效的Z坐标数据；将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐标。本发明专利技术适用于超精密仪器设备测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，属于超精密仪器设备测量系统的测量

技术介绍
在现代社会中,经常需要高平面度的平台,比如在空间交汇对接、地面测量、导航、网络通信和编队控制等全物理仿真试验中,需要支撑整个地面仿真器,为地面仿真实验提供基础平台；为编队卫星地面试验验证、控制算法验证分析等物理仿真试验提供平台支撑。由于平台运动或者是静止时都可能由于大面积水平基座的不平整等原因处于倾斜状态,不利于为负载提供尽可能水平的作业平台保证准确对接,因此需要平台在静止和运动状态都能够被快速、精确的调平,以保证平台足够的水平度。 二次平台和六自由度气浮台轨道器及六自由度气浮台上升器共同构成交会对接仿真试验的核心部分。其中，以气浮球轴承和重力平衡伺服运动机构为核心组成的六自由度气浮台轨道器用来模拟轨道器动力学仿真状态；二次平台用来支撑六自由度气浮台轨道器，实现高精度自动调平；与六自由度上升器配合，实现完整的交会对接动力学与控制全物理仿真试验。整个系统运行在大型花岗岩平台上，是地面全物理仿真试验的核心和基础平台；也为未来的编队卫星地面试验验证、控制算法验证分析等物理仿真试验提供平台支撑。水平度测量是整个自动调平系统的一部分，主要实现激光扫描平面水平度测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，以解决针对现有的测量方法的误差较大，导致的整个线阵CCD测量系统的误差不符合指标或者增加整个测量系统的硬件成本；也使整个二次平台系统仿真的精确性和稳定性下降，影响全物理仿真的结果的问题。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是： 本专利技术所述的一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，是按照以下步骤实现的： 步骤一、连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置； 步骤二、旋转半导体激光器，在系统中每过0.3～0.4ms都会有一个线阵CCD被扫过，从而发出一个有效的Z坐标数据； 步骤三、将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐标的具体过程为： 步骤三(一)、将二次平台中心定义为原点，并定义出X轴、Y轴、Z轴，Z轴垂直于X轴与Y轴所形成的坐标平面，可直接从坐标平面得出各线阵的位置坐标； 步骤三(二)、设激光源以10000r/min的转速旋转，每次旋转都会打到线阵CCD上，假设在某一圈的旋转过程中，测到点A处被扫到的时间是t1，点B处被扫到的时间是t2，点C处被扫到的时间是t3，由A点，B点，C点的时间差可求得激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度： α = 10000 * 2 π 60 * ( t 1 - t 2 ) , β = 10000 * 2 π 60 * ( t 2 - t 3 ) ; ]]> 步骤三(三)、连接AB，并以AB为弦作圆，并使得其圆周角的大小为α，其圆心角为2α；连接BC，并以BC为弦作圆，并使得其圆周角大小为β，其圆心角为2β；画出的两个圆，靠近平台中心的交点设为点D，在激光扫过的扇面中，D点的圆周角ADB和圆周角BDC分别是α和β，满足激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度，得出点D正是激光源的位置； 步骤三(四)、设点D的坐标为(x，y)，则直线AD的斜率是直线BD的斜率是直线CD的斜率是 由直线夹角公式tanΓ＝k，tanφ＝u，则得出 tan α = k 1 - k 2 1 + k 1 k 2 , tan β = k 2 - k 3 1 + k 2 k 3 ; ]]> α = 10000 * 2 π 60 * ( t 1 - t 2 ) β = 10000 * 2 π 60 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一、连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置；步骤二、旋转半导体激光器，在系统中每过0.3～0.4ms都会有一个线阵CCD被扫过，从而发出一个有效的Z坐标数据；步骤三、将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐标的具体过程为：步骤三(一)、将二次平台中心定义为原点，并定义出X轴、Y轴、Z轴，Z轴垂直于X轴与Y轴所形成的坐标平面，可直接从坐标平面得出各线阵的位置坐标；步骤三(二)、设激光源以10000r/min的转速旋转，每次旋转都会打到线阵CCD上，假设在某一圈的旋转过程中，测到点A处被扫到的时间是t1，点B处被扫到的时间是t2，点C处被扫到的时间是t3，由A点，B点，C点的时间差可求得激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度：α=10000*2π60*(t1-t2),β=10000*2π60*(t2-t3);]]>步骤三(三)、连接AB，并以AB为弦作圆，并使得其圆周角的大小为α，其圆心角为2α；连接BC，并以BC为弦作圆，并使得其圆周角大小为β，其圆心角为2β；画出的两个圆，靠近平台中心的交点设为点D，在激光扫过的扇面中，D点的圆周角ADB和圆周角BDC分别是α和β，满足激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度，得出点D正是激光源的位置；步骤三(四)、设点D的坐标为(x，y)，则直线AD的斜率是直线BD的斜率是直线CD的斜率是由直线夹角公式tanΓ＝k，tanφ＝u，则得出tanα=k1-k21+k1k2,tanβ=k2-k31+k2k3;]]>α=10000*2π60*(t1-t2)β=10000*2π60*(t2-t3)tanα=k1-k21+k1k2tanβ=k2-k31+k2k3k1=21.5-y3-xk2=12-y16.5-xk3=4-y16.5-x-15<X<15,-20<y<20]]>至此得到D点坐标(x，y)的坐标值，从而确定出二次平台在水平位置的坐标。...

【技术特征摘要】
1.一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，其特征在于所述方法是按照以
下步骤实现的：
步骤一、连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置；
步骤二、旋转半导体激光器，在系统中每过0.3～0.4ms都会有一个线阵CCD被扫过，
从而发出一个有效的Z坐标数据；
步骤三、将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐
标的具体过程为：
步骤三(一)、将二次平台中心定义为原点，并定义出X轴、Y轴、Z轴，Z轴垂直于
X轴与Y轴所形成的坐标平面，可直接从坐标平面得出各线阵的位置坐标；
步骤三(二)、设激光源以10000r/min的转速旋转，每次旋转都会打到线阵CCD上，
假设在某一圈的旋转过程中，测到点A处被扫到的时间是t1，点B处被扫到的时间是t2，
点C处被扫到的时间是t3，由A点，B点，C点的时间差可求得激光源在从A点扫到B点
以及从B点扫到C点所转过的角度： α = 10000 * 2 π 60 * ( t 1 - t 2 ) , β = 10000 * 2 π 60 * ( t 2 - t 3 ) ; ]]> 步骤三(三)、连接AB，并以AB为弦作圆，并使得其圆周角的大小为α，其圆心角
为2α；连接BC，并以BC为弦作圆，并使得其圆周角大小为β，其圆心角为2β；画出的两
个圆，靠近平台中心的交点设为点D，在激光扫过的扇面中，D点的圆周角ADB和圆周角
BDC分别是α和β，满足激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度，
得出点D正是激光源的位置；
步骤三(四)、设点D的坐标为(x，y)，则直线AD的斜率是直线BD
的斜率是直线CD的斜率是 由直线夹角公式tanΓ＝k，tanφ＝u，则得出
tan α = k 1 - k 2 1 + k 1 k 2 , tan β = k 2 - k 3 1 + k 2 k 3 ; ]]> α = 10000 * 2 π 60 * ( t 1 - t 2 ) β = 10000 * 2 π 60 * ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇维，刘帅，陈兴林，杜靖，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23