本发明专利技术提供了一种转台自动测量与调整系统及方法，包括：测量系统中的激光跟踪仪通过广角反射镜和立方棱镜测出航天器的位姿数据；转台运动系统接受上位机的指令，并根据测出的数据进行相应的运动；上位机获取测量系统和转台运动系统的状态，并对测量系统所测得的数据进行处理，再将所需要运动的量发送给转台运动系统。相比于现有的航天器调整方案，本发明专利技术提供基于激光跟踪仪的转台自动测量调整的系统及方法，使航天器能够精确地测量并进行自动调整，方便工作人员能够更方便的进行高精度的调整工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动测量，具体地，涉及一种转台自动测量与调整系统及方法。
技术介绍
1、激光跟踪测量系统是工业测量系统中一种基于角度传感和测长技术的测量仪器。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件测量，在航空航天，汽车船舶等行业中应用十分广泛。
2、目前，随着航空航天行业等高精密制造行业的快速发展，工业测量和精密安装的要求越来越高，对测量的手段和测量精度的要求也越来越高,激光跟踪仪的使用也越来越频繁。
3、但应用于航天器转台的自动测量与调整系统及方法还未出现，由于航天器过于庞大不便于对其姿态进行调整，且对其调整也只能进行粗略的调整，难以对其进行精确定位。而且在调整期间人工干预过多，不仅耗费人力，精度也无法保证。
4、综上所述，市场上需要一种能够解决航天器自动测量，减少人工干预的转台自动测量与调整系统及方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种转台自动测量与调整系统及方法。
2、根据本专利技术提供的一种转台自动测量与调整系统，包括：上位机、转台运动系统和测量系统；
3、所述测量系统中的激光跟踪仪通过广角反射镜和立方棱镜测出航天器的位姿数据；
4、所述转台运动系统接受上位机的指令，并根据测出的数据进行相应的运动；
5、所述上位机获取测量系统和转台运动系统的状态，并对测量系统所测得的数据进行处理，再将所需要运动的量发送给转台运动系统。</p>6、优选地，所述转台运动系统包括电机控制器、电机驱动器、圆光栅、电机和转台；
7、所述测量系统包括激光跟踪仪、光学测量软件、标定用广角反射镜、测量用广角反射镜和立方棱镜。
8、优选地，所述电机控制器通过tcp/ip与上位机进行通信；电机控制器对上位机进行位置反馈，上位机对电机控制器进行运动控制；
9、所述电机驱动器用于驱动电机，电机控制器对电机驱动器进行运动控制；
10、所述圆光栅将位置反馈给电机控制器，并对电机进行位置测量；
11、所述激光跟踪仪通过航天器上的标定用广角反射镜将立方棱镜标定好，再通过测量用广角反射镜和立方棱镜测量航天器位姿。
12、优选地，上位机中的控制程序通过tpc/ip协议和电机控制器进行通信，电机控制器进而控制电机；
13、控制程序同时也控制光学测量软件，进而通过tcp/ip协议与激光跟踪仪进行数据通信。
14、根据本专利技术通过的一种转台自动测量与调整的控制方法，所述的转台自动测量与调整系统，控制方法包括：对航天器进行系统标零和标定、对航天器进行转台自动测量与调整；
15、通过标定用广角反射镜来标定立方棱镜；通过虚像与实像来确定立方棱镜镜面的法向矢量值；通过电机转角得出基坐标系到测量坐标系的旋转矩阵；通过旋转矩阵得到基坐标的法向矢量值。
16、优选地，所述对航天器进行系统标零和标定包括如下步骤：
17、步骤s4.1：使用激光跟踪仪分别测量转台上每个标定用广角反射镜的位置，并记录此时转台的转角测量，并将所述转角测量设置为上位机中控制软件的零点数据；
18、步骤s4.2：将标定用航天器安装于转台上；
19、步骤s4.3：在光学测量软件界面调整激光跟踪仪姿态角以及手动调整标定用广角反射镜位置，使激光跟踪仪能够锁定立方镜镜面内的标定用广角反射镜虚像，在光学测量软件内测量此时虚像的位置值以及当前转台转角值；
20、步骤s4.4：在光学测量软件界面调整激光跟踪仪姿态角，使激光跟踪仪能够锁定广角反射镜实像，在光学测量软件内测量此时实像的位置值；
21、步骤s4.5：在标定界面上输入测量得到的实像与虚像的空间坐标，以及当前转台转角值，让系统自动执行一次测量，并记录此时激光跟踪仪的姿态角、转台转角信息；
22、步骤s4.6：判断当前立方棱镜是否标定成功，若是，则确定测量结果的合格判断阈值和测量任务；若否，则执行步骤s4.3。
23、优选地，所述确定测量结果的合格判断阈值和测量任务包括如下步骤：
24、步骤s4.6.1：判定测量结果是否在用户设定阈值内，并保存测量标定信息；
25、步骤s4.6.2：测量程序自动生成最佳测量顺序并显示在界面中，按照各立方棱镜标定时转台的转角大小对测量序列进行排序，操作员对当前测量顺序进行确认是否符合要求，若是，则执行步骤s4.6.3；若否，则操作员手动调整测量顺序至符合要求；
26、步骤s4.6.3：保存测量任务。
27、优选地，所述对航天器进行转台自动测量与调整包括如下步骤：
28、步骤s5.1：控制软件接收上位机发送的数据，并进入测量标定页面选择测量任务，系统按照任务信息中定义的顺序，依次执行立方棱镜各个镜面的测量程序；
29、步骤s5.2：在测量范围内搜索是否有反射镜虚像，若有，则执行步骤s5.3；若否，则继续搜索，直至搜索到反射镜虚像；
30、步骤s5.3：锁定测量用广角反射镜在立方镜镜面上的虚像，记录此时的虚像坐标；
31、步骤s5.4：根据测量用广角反射镜虚像的坐标以及测量用广角反射镜实像计算当前测量的立方棱镜镜面法线在内的矢量值，作为立方棱镜镜面的法向矢量；
32、步骤s5.5：从电机编码器获得测量当前立方棱镜镜面n时的电机转角值θn，计算从基坐标系{b}到测量坐标系{s}的旋转矩阵，计算公式如下：
33、；
34、步骤s5.6：根据所述旋转矩阵计算镜面矢量在基坐标系{b}下的值，计算公式如下：
35、
36、nb表示镜面矢量在基坐标系{b}下的值，ns表示镜面法线在测量坐标系上的值；
37、步骤s5.7：根据所述镜面矢量在基坐标系{b}下的值，分别计算得到立方棱镜x向镜面法线在基坐标系下的值和立方棱镜y向镜面法线在基坐标系下的值，计算立方棱镜z向镜面法线在基坐标系下的值，计算公式如下：
38、；
39、步骤s5.8：判断所有镜面是否测量完毕，若是，则测量完毕；若否，则执行步骤s5.2。
40、优选地，在执行步骤s5.1之前还包括测量准备工作，所述测量准备工作包括如下步骤：
41、步骤a：测量开始，初始化光学测量软件和转台伺服；
42、步骤b：上位机获得光学测量软件与转台的连接状态，光学测量软件连接激光跟踪仪并获得两者间的连接状态；
43、步骤c：向上位机发送转台、光学测量软件和激光跟踪仪的状态，上位机再向控制软件发送转台目标角度、激光跟踪仪姿态角。
44、优选地，还包括：在测量完毕后进入数据处理界面，系统根据立方棱镜镜面测量结果对应的立方棱镜编号组合排列测量数据；上位机接收测量目标坐标、激光跟踪仪姿态角和转台转角精确值。
4本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，包括：对航天器进行系统标零和标定、对航天器进行转台自动测量与调整；
2.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述转台运动系统包括电机控制器、电机驱动器、圆光栅、电机和转台；
3.根据权利要求2所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述电机控制器通过TCP/IP与上位机进行通信；电机控制器对上位机进行位置反馈，上位机对电机控制器进行运动控制；
4.根据权利要求2所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，上位机中的控制程序通过TPC/IP协议和电机控制器进行通信，电机控制器进而控制电机；
5.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述对航天器进行系统标零和标定包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述确定测量结果的合格判断阈值和测量任务包括如下步骤：
7.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述对航天器进行转台自动测量与调整包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，在执行步骤S5.1之前还包括测量准备工作，所述测量准备工作包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，还包括：在测量完毕后进入数据处理界面，系统根据立方棱镜镜面测量结果对应的立方棱镜编号组合排列测量数据；上位机接收测量目标坐标、激光跟踪仪姿态角和转台转角精确值。
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【技术特征摘要】
1.一种转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，包括：对航天器进行系统标零和标定、对航天器进行转台自动测量与调整；
2.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述转台运动系统包括电机控制器、电机驱动器、圆光栅、电机和转台；
3.根据权利要求2所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所述电机控制器通过tcp/ip与上位机进行通信；电机控制器对上位机进行位置反馈，上位机对电机控制器进行运动控制；
4.根据权利要求2所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，上位机中的控制程序通过tpc/ip协议和电机控制器进行通信，电机控制器进而控制电机；
5.根据权利要求1所述的转台自动测量与调整的控制方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫威，黄雅阁，田衡，
申请(专利权)人：上海交大智邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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