基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于2D‑PSD的六自由度相对运动测量建模方法，特别涉及一种空间主动隔振装置六自由度相对运动测量建模方法，涉及运动测量技术领域。针对三组2D‑PSD进行六自由度相对运动测量的两种方案，提供了一种建立包含发光管安装角度误差和安装位置误差项的高精度测量模型的方法，实现了空间微重力主动隔振装置六自由度相对运动高精度测量，为空间微重力主动隔振装置进行高精度相对运动控制提供了保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运动测量
，尤其涉及一种基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，特别涉及一种空间主动隔振装置六自由度相对运动测量建模方法。
技术介绍
随着现代测量技术的发展，非接触测量逐渐代替了接触式测量，光学法作为非接触测量的优秀代表，具有分辨率高，体积小，响应速度快，适用范围广等优点得到了广泛应用，包括物体三维形貌的重建，微运动测量，医疗，军事及航空等。二维位置敏感探测器(Two-DimensionalPositionSensitiveDetector,2D-PSD)是一种广泛应用在位置测量中的光电探测器，它利用半导体PN结的横向光电效应工作，当光源发出的聚焦准直光斑照射到PSD敏感面上时，如图1所示，PSD的四个电极X1、X2、Y1、Y2会分别收集光敏器四个方向的电流；通过对四个电流进行运算，即可求出X和Y方向的两个电压信号，表征光敏器的位置参数。每组2D-PSD可以测量得到两个自由度方向的运动信息，因此进行六自由度相对运动测量至少需要三组2D-PSD。三组2D-PSD通过合理的构型设计可以实现六自由度相对运动测量。由于2D-PSD的敏感面有效感光面积有限，通常六本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于2D‑PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，分析发光管安装角度误差、发光管安装位置误差以及敏感面安装角度偏差对六自由度相对运动测量误差的影响，获得建模中用到的安装误差项；S2，针对三组2D‑PSD进行六自由度相对运动测量的方案，建立包含所述安装误差项的高精度测量模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，分析发光管安装角度误差、发光管安装位置误差以及敏感面安装角度偏差对六自由度相对运动测量误差的影响，获得建模中用到的安装误差项；S2，针对三组2D-PSD进行六自由度相对运动测量的方案，建立包含所述安装误差项的高精度测量模型。2.根据权利要求1所述的基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，S1中，采用几何作图法对比分析发光管安装角度误差、发光管安装位置误差和敏感面安装角度误差对敏感面光斑位置变化的影响。3.根据权利要求2所述的基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，S1中，所述安装误差项为发光管安装角度误差和发光管安装位置误差。4.根据权利要求1所述的基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，针对三组2D-PSD进行六自由度相对运动测量的方案：三组2D-PSD敏感面两两正交，建立包含所述安装误差项的高精度测量模型的方法，包括如下步骤：步骤一，定义测量参考零位和相关坐标系，根据矢量几何关系，建立发光管坐标系相对测量坐标系的相对位置和姿态与2D-PSD光斑位置的非线性方程；步骤二，基于小角度运动，采用变量代换方法，将非线性方程进行线性化并计算求解，得到发光管坐标系相对测量坐标系的相对位置，以及浮子坐标系相对定子坐标系的姿态角；步骤三，基于矢量计算法则，根据发光管坐标系相对测量坐标系的相对位置，以及浮子坐标系相对定子坐标系的姿态角，计算浮子坐标系相对定子坐标系的相对位置。5.根据权利要求1所述的基于2D-PSD的六自由度相对运动测量建模方法，其特征在于，针对三组2D-PSD进行六自由度相对运动测量的方案：两组2D-PSD敏感面平行，第三组2D-PSD敏感面与其垂直，建立包含所述安装误差项的高精度测量模型的方法，包括如下步骤：步骤一，定义测量参考零位和相关坐标系，根据矢量几何关系，建立发光管坐标系相对测量坐标系的相对位置和姿态与2D-PSD光斑位置的非线性方程。步骤二，基于小角度运动，采用变量代换方法，将非线性方程进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，高扬，董文博，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11