面向结构光三维测量的两轴转台标定

提出了一种基于结构光测量数据的两轴转台标定新方法.在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,采用2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线;同理,可以标定出转动轴的初始轴线.通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿,实现了多视测量数据在线自动拼合,提高了数据拼合的精度.实验证明,所提出的标定方法简单、高效,并适用于其他转台测量系统.

基于运动控制卡的两轴转台控制系统设计

为了安全快捷地获取数控系统及航空模型等研究领域不便测取的相关参数,提出了搭建一套仿真测试平台的方案。借助mesa运动控制卡,用VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)进行底层控制软模块设计,同时调用Linux操作系统环境下Matlab中设计的闭环控制器,实现对两轴转台的精确控制。测试实验结果表明,该全数字脉冲转台控制系统可以精确稳定运行,适用于多种系统精准参数的测量以及小型系统的稳定性、可靠性等性能仿真测试。

两轴转台结构光三维扫描仪及多视自动拼合

提出了一种基于结构光的两轴回转式视觉测量系统.介绍了测量原理,系统组成及控制流程,建立了基于两轴转台的点云回转拼接模型;提出了基于测量数据的两轴转台位姿标定方法,在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线,同理标定出转动轴的初始轴线,通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿;通过利用高精度三坐标测量机在空间模拟两轴转台运动,对该标定方法进行精度评价;实现了对小特征零件的快速测量,并以转台标定位姿为实现了多视自动拼合.

空间精密两轴转台的误差建模与分析

两轴转台在很多领域都有着广泛的应用。研究的两轴转台将应用于空间通信领域,对两轴转台的定位精度和跟踪精度要求很高。从误差的角度出发,基于两轴转台的结构和装配形式,得到转台的几何和运动误差。在此基础上,综合误差原理以及坐标变换的原理,得出了两轴转台的坐标变换矩阵和误差矩阵。通过坐标变换矩阵与误差矩阵的运算,将各种误差的影响叠加到转台的末端定位坐标。最后将分析的结果在MATLAB中进行了仿真计算,得出了影响转台精度的敏感误差源;并通过测试实验,找到转台定位误差的最大值,验证了计算结果。

基于姿态在线规划的两轴转台过顶盲区规避

过顶盲区问题是目标在两轴转台奇异点附近区域运动时,转台不能正常跟踪目标的一种现象.从数学和物理上对过顶盲区性进行解释说明,结合工程研制的一些约束条件,提出基于姿态自主在线路径规划的过顶盲区规避策略及具体实施办法,对该策略的假设条件进行了建模和误差估计.最终仿真证明本策略满足预期,适于工程应用.

舰载雷达两轴转台稳定方程推导

舰载雷达两轴转台系统机械结构简单,可对雷达天线法线的姿态角进行控制以保证雷达波束指向,但在舰船发生摇摆时,雷达波束绕天线法线发生旋转。本文分析了大地直角坐标系和舰船直角坐标系的关系,在舰船直角坐标系中对舰载雷达两轴转台系统的姿态角进行定义,用空间解析几何法推导出已知舰船平台罗经信号、天线法线姿态角时两轴转台系统的稳定方程和波束旋转角方程,为舰载雷达两轴转台系统的伺服控制和波束相关补偿提供理论依据。

两轴电动转台的设计与控制

设计并研制了一种高精度两轴转台。以技术指标为基础,从总体结构、轴系精度及模态等方面进行了分析,并建立了基于高速DSP控制模块及数字滤波的复合控制方案。实验表明该系统具有良好的精度和控制性能,能够在室内环境良好环境下模拟飞行器运动姿态,提供了良好的惯导仿真环境。

车载高精度两轴随动转台的设计与控制

设计并研制了车载高精度直驱控制两轴随动转台。以技术指标要求为基础,将车载高精度直驱控制两轴随动转台分为方位随动系统和俯仰随动系统,从随动系统结构设计、轴系精度、电机选项等方面进行了设计和分析。以方位随动系统为例阐述了随动系统的电气构成,建立了基于全数字控制驱动和高精度光电码盘的复合控制策略,对直流有刷力矩电机进行直接驱动控制。采用绝对式高精度光电码盘和增量式光电码盘一体化设计,详述了随动控制模块的电路设计和工作过程,试验结果表明该转台速度环、位置环具有良好的控制宽带和精度,并具有重量轻、承载大、架设撤收快等特点,满足高精度车载转台的要求。

一种高精度两轴转台垂直度的快速检测方法

针对高精密两轴转台的结构特点，介绍了一种快速检测转台垂直度的方法。该方法使用千分表测量出俯仰轴的回转精度和俯仰轴相对于方位轴的波动值，运用误差合成公式计算得到两轴转台的垂直度，具有简洁高效、重复性好和结果直观等优点。测试实例表明检测方法准确可信，在检测点间距1m的条件下，能分辨出1．6′-4-0．6″垂直度误差，结果满足装配条件下的精度要求。

两轴速率转台U型架结构设计及有限元分析

使用Solidedge软件建立两轴速率转台U型架的三维模型,导入ANSYS Workbench有限元分析软件,对U型架进行静力学和动力学分析,得到U型架的静态变形和应力分布云图以及U型架各阶固有频率和振型云图。分析计算结果验证了两轴速率转台机械结构设计能够满足强度和刚度要求。

便携式两轴跟踪转台结构及控制系统的设计

主要对跟踪转台的伺服控制系统进行了设计和研究,阐述了跟踪转台的工作原理及其功能。综合考虑到一些影响转台稳态精度和动态性能的因素后,采用两环反馈来设计控制系统从而完成了对整个伺服控制系统的硬件和软件的整体设计。

两轴伺服转台光路偏差的研究

在两轴伺服转台中,为提高激光经伺服转台后的指向精度,需要保证激光束与伺服转台转轴平行度。通过分析偏差与激光指向精度的关系,研究提高指向精度的方法。介绍了运用空间直线与平面交点的矩阵求解方法和空间三维矩阵变换理论,求解伺服转台在静态和动态的情况下,激光束与反射镜或投影屏的交点。然后根据光的反射原理,推导出在投影屏上的坐标一般式。通过分析激光在投影屏上坐标的一般式,分析偏差产生的位置和大小。仿真实验是先假设偏差,仿真计算出激光在投影屏上的轨迹,然后通过一般式,求出偏差的位置和大小,与仿真假设的偏差进行对比来验证一般式。最后通过激光照射试验,验证了运用一般式计算偏差产生的位置和大小的正确性。根据两轴伺服转台的激光投影轨迹,运用推导出的一般式计算偏差的位置和大小,为提高激光束和转轴的平行度提供了计算依据,有效提高激光指向精度。

方位俯仰转台误差参数辨识与指向精度分析

为提高方位俯仰两轴转台的指向精度,需要对机械加工和装配过程中产生的几何误差进行补偿,必须测量轴系误差参数。基于四元数变换理论,建立了包含两轴垂直度误差、电子水平仪摆放误差和安装基座倾斜度误差的瞄准指向和电子水平仪指向的运动学模型,并给出了方位与俯仰的位置补偿量。运用电子水平仪测量数据和运动学模型的误差极小化方法,提出了一种轴系误差参数辨识的方法。实验结果表明,该方法可以辨识出6项轴系误差参数,同时也验证了本文提出的辨识方法及指向误差模型的正确性。

基于导引头测试的红外热源转台系统设计与分析

为了测试红外制导导弹导引头捕获、跟踪目标的能力,设计了一套红外热源两轴转台系统,对不同结构的框架进行了对比和选择,利用pro/E软件对转台系统的俯仰机构和方位机构进行了结构设计,对红外热源转台系统进行了动平衡分析计算,通过ANSYS Workbench软件对方位支承架进行了静力学分析、保证强度要求,对红外热源转台整体进行模态分析,保证了系统稳定不产生共振,通过两种试验以及误差分析验证了所设计的转台系统满足参数要求。

基于坐标变换的视频跟踪误差角的计算方法

推导的算法主要用于两轴转台的视频跟踪。一般情况下,在进行视频跟踪时,常用目标相对视场中心的夹角来直接修正转台的方位角和俯仰角,这种粗略的计算方法仅当俯仰角在零值附近时有很好的近似度,俯仰角越大误差越大。文章基于坐标变换理论建立数学模型,分析推导所得的计算方法适用性强(各个象限均可计算)、精度高、输入输出明确。

导引头性能检测装置设计

为实现在室内对多款导引头的目标识别、跟踪、光轴一致性、激光回波接收性能的检测,提出多目标识别方法、基于相对运动的跟踪方法和多光谱光轴一致性的检测方法,并设计一套由目标模拟器和两轴运动转台组成的检测装置。目标模拟器采用反射望远系统,可以提供不同灰度值的可见光目标、不同能级的红外目标以检测导引头的目标识别性能;转台带动导引头运动,检测导引头的跟踪性能;目标模拟器的准直系统提供光轴基准,检测导引头的多光谱光轴一致性;目标模拟器发出不同能级和角度的模拟回波激光,来检测激光回波接收性能。实际检测结果表明,可以实现对3～5个目标的识别,跟踪精度优于0.001 rad,光轴一致性检测精度达到15″,可接收视场角±1°,能级1 nW～10μW的激光回波信号。满足在室内对导引头性能检测的要求。

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验;测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠;该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。

红外地球敏感器扫描镜机电特性光电检测系统研究

针对摆动扫描式红外地球敏感器扫描轴系的动态性能的测试技术进行了深入研究。介绍了测试系统的组成、总体结构和测量原理,着重阐述了姿态给定装置-两轴转台的设计方案及其传动机构精度计算,通过对扫描镜机电特性检测系统动态精度标定,其摆角测量范围为0°～±12°,精度达±0.05°,并给出三种姿态下的工作曲线。

空间目标模拟装置研制

提出了一种新的运动模拟思想,介绍了空间目标模拟装置的工作原理、基本组成及程序设计。该装置在工控机和单片机控制下,通过驱动俯仰轴上装有激光器的两轴转台运动,得到具有各种空间运动属性的运动目标。仿真应用表明,该装置设计科学,结构简洁,性能稳定,自动化程度高,通用性能好,便于推广使用。