三維跟蹤反射鏡驅動電機的伺服控制

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通過計算得到目標的三維坐標。為實現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)產生干涉，得到與目標鏡三維坐標有關的相對長度變動量；另一部分則射到位置敏感元件PSD上，產生兩路偏差信號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，則Δu=0，電機及跟蹤鏡也就不動，否則由控制兩個回轉軸線相互垂直、相交的驅動電機(見圖1b)轉動，通過改變三維跟蹤鏡的朝向，力圖使偏差信號趨于零而實現對運動目標的自動跟蹤。