【技术实现步骤摘要】
一种三自由度角度光电测量装置及其测量方法
[0001]本专利技术涉及光电测量领域,具体涉及一种三自由度角度光电测量装置及其测量方法。
技术介绍
[0002]用于测量物体姿态变化的陀螺仪、PSD(Position sensitive detector)等测角装置,因能获得物体转动的角度信息,而被广泛用于航空、航天、航海和国防工业领域,其技术进步对国家的工业、国防和其它高科技产业的发展具有十分重要的意义。但是,受限于测量原理和装置自身特点,现有陀螺仪和PSD测角装置使用范围有限,在特定应用场景下存在局限性。首先,包括机械式、光纤式和MEMS(微机械)在内的陀螺仪,虽经数十年发展,其测量速度、测量精度、装置体积等均有了巨大的进步,但目前高精度陀螺仪的结构复杂、加工精度高、价格昂贵、且存在长时间零点温飘问题,难以在高精度、低成本要求的领域中广泛推广和应用。其次,现有单PSD测角装置(通常由PSD、激光器、反射镜等组成),虽具有结构简单、成本低廉、精度高、实时性好、可靠性高等优势,但仅能获得被测物体两个自由度角度信息,如果考虑靶面光斑运动轨迹也可获取第三个自由度角度信息,但解耦方程为非线性,其解算精度和实时性均会严重制约。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种三自由度角度光电测量装置及其测量方法。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下:
[0005]一种三自由度角度光电测量装置,包括:测角单元和分束反射器;所述测角单元和分束反射器分别安 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三自由度角度光电测量装置,其特征在于,包括:测角单元(1)和分束反射器(2);所述测角单元(1)和分束反射器(2)分别安装在姿态变化的待测物体和姿态不变的参考结构体上,或者安装于姿态不变的参考结构体和姿态变化的待测物体上;所述测角单元(1)包括有激光器(3)、分光镜(4)、物镜组(5)、光电探测器(6)、数据处理单元(7);所述激光器(3)发出的激光束能够经过分光镜(4)反射后射入所述分束反射器(2);所述分束反射器(2)能够将由分光镜(4)反射入的一束激光分为两束传输方向存在分离夹角的混合激光束,并反射回分光镜(4);所述光电探测器(6)的光敏面用于接收反射回分光镜(4)后经其透射并经过物镜组(5)射入的光束;所述数据处理单元(7)与光电探测器(6)电信号连接,所述数据处理单元(7)用于实时处理光电探测器(6)所测图像,并计算得到待测物体的三自由度角度信息。2.根据权利要求1所述的一种三自由度角度光电测量装置,其特征在于,所述分束反射器(2)包括沿光线入射方向依序设置的棱镜(8)和反射镜(9)。3.根据权利要求1所述的一种三自由度角度光电测量装置,其特征在于,所述光电探测器为CCD相机或CMOS相机或PSD相机。4.一种三自由度角度光电测量装置的测量方法,其特征在于,包含以下步骤:a、建立以光电探测器(6)光敏面中心为原点,与光敏面两边平行的方向为x轴、y轴,垂直于光敏面向外的方向为z轴的角度解算直角坐标系;b、固定待测物体和参考结构体的相对姿态,使待测物体达到初始的零点标定姿态;c、启动激光器(3),其发射的激光束经过分光镜中传输,反射到达分束反射器(2);d、分束反射器(2)将一束激光束分为两束传输方向存在分离夹角的混合激光束,并将混合激光束反射回测角单元(1);e、进入测角单元(1)的混合激光束依序经分光镜(4)、物镜组(5)在光电探测器(6)的光敏面形成分离的两个光斑图像,分别记为第一光斑和第二光斑;f、数据处理单元(7)接收光电探测器(6)输出的光斑...
【专利技术属性】
技术研发人员:王锋,张卫,邹凯,
申请(专利权)人:江西省中久光电产业研究院,
类型:发明
国别省市:
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