三維跟蹤反射鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)的伺服控制

引言 在基于多邊法的激光跟蹤三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中，三路(或三路以上)激光跟蹤干涉儀同時(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，由激光跟蹤干涉儀的讀數(shù)通過(guò)計(jì)算得到目標(biāo)的三維坐標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤，需要使激光跟蹤干涉儀中的跟蹤反射鏡(以下簡(jiǎn)稱跟蹤鏡)做三維轉(zhuǎn)動(dòng)。本文將介紹一種使用兩個(gè)微型直流電機(jī)對(duì)跟蹤鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)跟蹤伺服控制原理[1,2]。激光跟蹤干涉儀的工作原理 圖1(a)為激光跟蹤干涉儀的工作原理示意圖。目標(biāo)鏡(貓眼逆反射器)隨運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，它可將激光頭發(fā)出的入射光束按原光路反射回去。反射回來(lái)的光束(與入射光束偏離很小)經(jīng)跟蹤鏡、分光鏡后，一部分進(jìn)入激光頭與參考光(圖中未示出)產(chǎn)生干涉，得到與目標(biāo)鏡三維坐標(biāo)有關(guān)的相對(duì)長(zhǎng)度變動(dòng)量；另一部分則射到位置敏感元件PSD上，產(chǎn)生兩路偏差信號(hào)Δd(Δu)(圖1中只畫(huà)出一路信號(hào)和一個(gè)電機(jī))。若跟蹤處于平衡狀態(tài)，則Δu=0，電機(jī)及跟蹤鏡也就不動(dòng)，否則由控制兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸線相互垂直、相交的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(見(jiàn)圖1b)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)改變?nèi)S跟蹤鏡的朝向，力圖使偏差信號(hào)趨于零而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤。