一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法

摘要

本发明涉及基于二次平台线阵CCD的水平位置坐标的计算方法，属于超精密仪器设备测量系统的测量技术领域。本发明针对现有方法误差较大，致使整个线阵CCD测量系统的误差不符合指标或增加整个测量系统的硬件成本；二次平台系统仿真精确性和稳定性下降，影响全物理仿真的结果的问题。提出一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法：连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置；旋转半导体激光器，此时在系统中每过0.375ms都会有一个线阵CCD被扫过，从而发出一个有效的Z坐标数据；将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐标。本发明适用于超精密仪器设备测量。

主权项

一种基于二次平台线阵CCD的水平位置测量方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一、连接二次平台线阵CCD，将所有的线阵CCD摆放到预定的高度和位置；步骤二、旋转半导体激光器，在系统中每过0.3～0.4ms都会有一个线阵CCD被扫过，从而发出一个有效的Z坐标数据；步骤三、将所有实时得到的Z坐标数据进行计算处理，得到二次平台在水平位置的坐标的具体过程为：步骤三(一)、将二次平台中心定义为原点，并定义出X轴、Y轴、Z轴，Z轴垂直于X轴与Y轴所形成的坐标平面，可直接从坐标平面得出各线阵的位置坐标；步骤三(二)、设激光源以10000r/min的转速旋转，每次旋转都会打到线阵CCD上，假设在某一圈的旋转过程中，测到点A处被扫到的时间是t₁，点B处被扫到的时间是t₂，点C处被扫到的时间是t₃，由A点，B点，C点的时间差可求得激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度：$\alpha =\frac{10000*2\pi }{60}*(t_1-t_2),\beta =\frac{10000*2\pi }{60}*(t_2-t_3);$步骤三(三)、连接AB，并以AB为弦作圆，并使得其圆周角的大小为α，其圆心角为2α；连接BC，并以BC为弦作圆，并使得其圆周角大小为β，其圆心角为2β；画出的两个圆，靠近平台中心的交点设为点D，在激光扫过的扇面中，D点的圆周角ADB和圆周角BDC分别是α和β，满足激光源在从A点扫到B点以及从B点扫到C点所转过的角度，得出点D正是激光源的位置；步骤三(四)、设点D的坐标为(x，y)，则直线AD的斜率是直线BD的斜率是直线CD的斜率是由直线夹角公式tanΓ＝k，tanφ＝u，则得出$\tan \alpha =\frac{k_1-k_2}{1+k_1{k}_2},\tan \beta =\frac{k_2-k_3}{1+k_2{k}_3};$$\left\{\begin{array}{c}\alpha =\frac{10000*2\pi }{60}*(t_1-t_2)\\ \beta =\frac{10000*2\pi }{60}*(t_2-t_3)\\ \tan \alpha =\frac{k_1-k_2}{1+k_1{k}_2}\\ \tan \beta =\frac{k_2-k_3}{1+k_2{k}_3}\\ k_1=\frac{21.5-y}{3-x}\\ k_2=\frac{12-y}{16.5-x}\\ k_3=\frac{4-y}{16.5-x}\\ -15<X<15,-20<y<20\end{array}\right.$至此得到D点坐标(x，y)的坐标值，从而确定出二次平台在水平位置的坐标。