三維跟蹤反射鏡驅(qū)動電機的伺服控制

引言 在基于多邊法的激光跟蹤三維坐標測量系統(tǒng)中，三路(或三路以上)激光跟蹤干涉儀同時跟蹤運動目標，由激光跟蹤干涉儀的讀數(shù)通過計算得到目標的三維坐標。為實現(xiàn)對運動目標的自動跟蹤，需要使激光跟蹤干涉儀中的跟蹤反射鏡(以下簡稱跟蹤鏡)做三維轉(zhuǎn)動。本文將介紹一種使用兩個微型直流電機對跟蹤鏡進行驅(qū)動的自動跟蹤伺服控制原理[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。目標鏡(貓眼逆反射器)隨運動目標運動，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，一部分進入激光頭與參考光(圖中未示出)產(chǎn)生干涉，得到與目標鏡三維坐標有關(guān)的相對長度變動量；另一部分則射到位置敏感元件PSD上，產(chǎn)生兩路偏差信號Δd(Δu)(圖1中只畫出一路信號和一個電機)。若跟蹤處于平衡狀態(tài)，則Δu=0，電機及跟蹤鏡也就不動，否則由控制兩個回轉(zhuǎn)軸線相互垂直、相交的驅(qū)動電機(見圖1b)轉(zhuǎn)動，通過改變?nèi)S跟蹤鏡的朝向，力圖使偏差信號趨于零而實現(xiàn)對運動目標的自動跟蹤。