检测平台姿态变化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密检测技术领域，具体设及一种检测平台姿态变化的方法。
【背景技术】
[0002] 在光学组件定位、精密/超精密加工、精密检测等研究领域需要对特定平台的姿态 进行监测；调整平台姿态，需要对平台进行监测；评估平台的稳定性也需要对平台进行监 测。
[0003] 传统的对平台监测的手段是通过基于光学干设原理的测角仪器对平台姿态进行 监测，但是存在W下技术缺陷：测量范围有限，不能给出精确的绕特定轴的旋转分量;通过 测角仪器驱动单元内部的传感器监测平台的姿态往往不能真实反映平台的变化;平台中屯、 往往会布置其他装置，测角仪器只能布局在平台的外边缘。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种检测平台姿态变化的方法，解决现有技术存在不能精确 给出绕特定轴的旋转分量，W及布局受限的技术问题。
[0005]本发明检测平台姿态变化的方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一：在被检测平台上W等边Ξ角形的形式布置Ξ个检测点，等边Ξ角形的中 屯、与被测平台的中屯、重合，并W被测平台的中屯、为原点建立空间直角坐标系X0YZ，其中，X 轴垂直于等边Ξ角形的一个边，设此时平台的法向量(〇,〇，1);
[0007]步骤二:利用位移检测仪器监测被测平台姿态变化的位移；
[0008] 步骤Ξ:检测被测平台姿态变化后步骤一中的Ξ个检测点的位移，并W被测平台 的中屯、为原点建立空间直角坐标系Χ'ΟΥ'Ζ'，并确定被测平台姿态变化后并利用向量叉乘 法计算出平台姿态变化后的平台法向量；
[0009]步骤四：计算出被测平台姿态变化后的平台法向量分别在Υ0Ζ面和Χ0Ζ面的投影向 量；
[0010] 步骤五:通过Υ0Ζ面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台绕X轴的倾 角，并通过Χ0Ζ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕Υ轴的倾角。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明检测平台姿态变化的方法中被测平台检测点分布示意图；
[0012] 图2为本发明检测平台姿态变化的方法中被测平台姿态变化后的示意图；
[OOK]其中，1、被测平台。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[001引具体实施例一；
[0016] 参见附图1和附图2,本发明检测平台姿态变化的方法，包括如下步骤：
[0017] 步骤一：在被检测平台上W等边Ξ角形的形式布置Ξ个检测点，等边Ξ角形的中 屯、与被测平台1的中屯、重合，并W被测平台1的中屯、为原点建立空间直角坐标系ΧΟΥΖ,Χ轴垂 直于等边Ξ角形的一个边，设此时平台的法向量(〇,〇，1);
[0018] 步骤二:利用位移检测仪器监测被测平台1姿态变化的位移；
[0019] 步骤Ξ:检测被测平台1姿态变化后步骤一中的Ξ个检测点的位移，并W被测平台 1的中屯、为原点建立空间直角坐标系Χ'ΟΥ'Ζ'，并利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的 平台法向量；
[0020] 步骤四：计算出被测平台1姿态变化后的平台法向量分别在Υ0Ζ面和Χ0Ζ面的投影 向量；
[0021] 步骤五:通过Υ0Ζ面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台1绕X轴的倾 角，并通过Χ0Ζ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕巧由的倾角。
[0022] 具体实施例二：
[0023] 步骤一:在被检测平台1上W等边Ξ角形的形式布置Ξ个检测点Α、Β和C，Aabg为等 边Ξ角形，Aabc的中屯、与被测平台1的中屯、重合，并W被测平台1的中屯、为原点建立空间直 角坐标系X0YZ，其中，X轴与BC两点连线垂直，设BC两点距离为1，平台初始法向量为 新錢戴 1);
[0024] 步骤二:利用位移检测仪器监测被测平台1姿态变化的位移；
[00巧]步骤检测被测平台1姿态变化后步骤一中的Ξ个检测点垂直位移D1、D2和D3， 并W被测平台1的中屯、为原点建立空间直角坐标系Χ'ΟΥ'Ζ',Ξ个检测点A、B和C在平台姿态 变化后对应为A'、B'和C'，贝IJ
[0028] 利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后的平台法向量r/ :
[0029]
[0030] 步骤四：计算出被测平台1姿态变化后的平台法向量分别在Y0Z面和X0Z面的投 影向量；
[0033 ]步骤五:通过ΥΟΖ面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台1绕X轴的倾 角9χ，并通过Χ0Ζ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出平台被测绕巧由的倾角θγ;
【主权项】
1.检测平台姿态变化的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：在被检测平台上以等边三角形的形式布置三个检测点，等边三角形的中心与 被测平台⑴的中心重合，并以被测平台⑴的中心为原点建立空间直角坐标系X〇YZ，X轴垂 直于等边三角形的一个边，设此时平台的法向量(0，0，1); 步骤二:利用位移检测仪器监测被测平台（1)姿态变化的位移； 步骤三:检测被测平台（1)姿态变化后步骤一中的三个检测点的位移，并以被测平台 (1)的中心为原点建立空间直角坐标系Χ'ΟΥ'Ζ'，并利用向量叉乘法计算出平台姿态变化后 的平台法向量； 步骤四：计算出被测平台（1)姿态变化后的平台法向量分别在Υ0Ζ面和Χ0Ζ面的投影向 量； 步骤五:通过Υ0Ζ面上的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台（1)绕X轴的倾 角，并通过Χ0Ζ面的投影向量与初始法向量点乘，计算出被测平台（1)绕Υ轴的倾角。
【专利摘要】本发明检测平台姿态变化的方法，属于精密检测技术领域，解决了现有技术测量范围有限、布局受限、姿态变化方向不明确的技术问题；本发明在被检测平台上均布三个检测点，通过监测其位移变化，在空间坐标系中利用向量的叉乘等运算得到平台在不同坐标轴上的旋转分量；本检测方法，布局合理，姿态变化解算快，为评估平台稳定性及构成闭环控制提供了解决方案。
【IPC分类】G01B21/22, G01B21/02
【公开号】CN105444722
【申请号】CN201510962183
【发明人】郭本银, 苗亮, 刘钰, 王辉, 周烽, 王丽萍, 谢耀
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月21日