一种一体式快速标定装置和标定方法

一种一体式快速标定装置和标定方法
【专利摘要】本发明涉及一种一体式快速标定装置和标定方法，该装置包括四光电探测靶体、标定框架和自动标定控制系统，四光电探测靶体安装在标定框架上，自动标定控制系统与标定框架相连接，在标定框架底面设有滑轮。本发明操作灵活、使用方便、自动化程度高，避免了人为误差，为四光电探测靶几何结构的安装以及空间参数的标定提供了一种便捷、高效并且自动化程度高的方法。
【专利说明】
一种一体式快速标定装置和标定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及标定领域，具体涉及一种一体式快速标定装置和标定方法。
【背景技术】
[0002] 在靶场武器参数测试中，弹丸的飞行速度以及弹丸坐标是对弹丸性能测试的重要 参数，特别是对高空目标脱靶量测试时的近炸弹丸而言，采用接触式的测量方法，重复性 差，而且对于高空目标测试不易实现，采用声靶等，测量误差较大，并且容易受到户外测试 环境的干扰。
[0003] 四光电探测靶是高空武器测试的重要设备之一，在靶场武器测试中得到了广泛的 使用，其主要用于户外对弹丸参数进行测试，光电靶的重要参数之一是靶体自身各个光幕 之间的空间位置参数，光电探测靶空间位置参数的精确程度，直接决定了四光电探测靶研 发的成功与否。高空目标距离地面的高度一般大于25米，被测目标的脱靶量一般较小，即使 四光电探测靶测试系统的几何结构参数存在很小的误差，也会对于目标脱靶量的测试出现 较大偏差，严重时，可能不能达到对弹丸脱靶量测试的目的，因此四光电探测靶的几何结构 参数需要在结构安装时进行精密校调和测量，从而对四光电探测靶几何结构的精确安装以 及参数的准确测量显得十分重要。
[0004] 传统的标定方法是在四光电探测靶的狭缝中放置光源，通过狭缝可透射出来光 线，该光线可以认为是光幕，通过人为旋转光幕靶，观察光幕面之间的关系，使得相应的光 幕面重合，通过象限仪测得相应的转动角度，从而可以间接的标定光幕面之间的夹角，得到 四光电探测靶探测光幕之间的几何参数信息，虽然该方法可以对四光电探测靶的几何参数 进行标定，但在四光电探测靶几何参数标定过程中人为参与环节较多，最终标定结果往往 存在一定的人为误差，该误差需通过后续试验反标定，最终得到光电靶几何参数的真实值； 同时，在光电靶大量制造的同时，由于标定过程较为繁琐、耗时，从而延长了光电靶的制造 周期。在自动化设备普及的今天，该种操作繁琐，自动化程度低的传统方法已经远远不能满 足当前光电靶生产的需要。

【发明内容】

[0005] 为了解决上述出现的技术问题，本发明提供一种一体式快速标定装置和标定方 法。
[0006] 本发明涉及的一体式快速标定装置包括四光电探测靶体、标定框架和自动标定控 制系统，四光电探测靶体安装在标定框架上，自动标定控制系统与标定框架相连接，在标定 框架底面设有滑轮。
[0007] 作为优选，四光电探测靶体中的第一光电探测靶和第二光电探测靶一体成型在同 一壳体内，第三光电探测靶和第四光电探测靶一体成型在同一壳体内，第一光电探测靶、第 二光电探测靶、第三光电探测靶和第四光电探测靶中每个光电探测靶体内设有红外激光光 源和光电狭缝，并且每个光电探测靶体的表面处均设有遮光筒，每个光电探测靶体形成光
[0008] 作为优选，在标定框架的一侧面上设有竖直布置的第一标定条和倾斜布置的第二 标定条，第一标定条和第二标定条的两端均与标定框架该侧面的连接，在第二标定条和第 一标定条上设有多个标定块。
[0009] 作为优选，在标定框架的内部设有标定框架平台，标定框架平台通过支撑柱固定 在标定框架的内部，标定框架平台的一侧边的两端通过两个支撑柱分别与标定框架两底边 分别固定，标定框架平台的另一侧边的中部通过一支撑柱与标定框架的另一底边相固定， 另一侧边的两端与标定框架的两侧边分别固定。
[0010] 作为优选，在标定框架平台上设置有标定转台，四光电探测靶体固定在标定转台 上，红外激光光源射出的红外激光经各自的光电狭缝后在第二标定条和第一标定条上形成 狭缝照射激光光斑，标定转台具有圆弧侧边，在圆弧侧边上设有传动齿，标定转台通过支撑 架固定在标定框架平台上，支撑架包括至少3个高度调节器，在支撑架上还设有转台水平转 动控制器和平台转动角度检测器，转台水平转动控制器与转台水平转动控制转轴相连接， 转台水平转动控制转轴与标定转台的圆弧侧边上的传动齿相耦合传动。
[0011] 作为优选，在标定转台上靠近外侧设有安装壁，在安装壁上并排布置有两组相同 的调节装置，分别为第一调节装置和第二调节装置，其中，第一调节装置包括竖直安装的第 一安装杆，在第一安装杆上端设有光电狭缝第一控制电机，光电狭缝第一控制电机与光电 狭缝第一调节器相连接，光电狭缝第一调节器呈水平布置;第二调节装置包括竖直安装的 第二安装杆，在第二安装杆上端设有光电狭缝第二控制电机，光电狭缝第二控制电机与光 电狭缝第二调节器相连接，光电狭缝第二调节器呈水平布置。
[0012] 作为优选，在自动标定控制系统的面板上设有第一标定模式设置开关、第二标定 模式设置开关、角度编码器信息读取按键、暂停标定开关、标定装置电源控制开关、自动标 定控制系统开关、传输线接口以及开始标定开关。
[0013] 本发明还提供一种一体式快速标定方法，其采用上述任一项技术方案中的一体式 快速标定装置，方法包括对四光电探测靶的标定和对四光电探测靶形成的光幕进行标定。
[0014] 作为优选，对四光电探测靶的标定包括:将第一和第二光电探测靶固定于标定转 台上，然后打开自动标定控制系统开关、标定装置电源控制开关和第一标定模式开关，设置 模式为第一标定模式，启动开始标定开关，此时快速标定装置开始控制转台水平转动控制 器，光电狭缝第一调节器以及光电狭缝第二调节器从而自动对第一光电探测靶和第二光电 探测靶中的第一光电狭缝和第二光电狭缝分别进行调节，当第一和第二光电狭缝的位置调 节好后，启动暂停标定开关，固定第一和第二光电狭缝的位置，启动角度编码器信息读取按 键，读取平台转动角度检测器的角度信息，然后解除暂停标定开关，此时，对第一光电探测 靶和第二光电探测靶的标定即结束，重复上述步骤对第三光电探测靶和第四光电探测靶进 行标定。
[0015] 作为优选，对四光电探测靶形成的光幕进行标定，具体方法如下:首先进行第一光 幕与第二光幕夹角的标定及安装，包括（1)将第一标定条调整到与水平面相垂直，根据标定 转台上第一光幕与第二光幕交点的预定位置，调整第二标定条与第一标定条之间的交点位 置，使得两个交点位于同一高度位置，并令第二标定条与第一标定条之间的夹角为α; (2)根 据第二标定条与第一标定条的交点位置，将第一光电探测靶和第二光电探测靶固定在标定 转台上，并将光电狭缝第一调节器、光电狭缝第二调节器分别固定在被标定的光电探测靶 的第一光电狭缝和第二光电狭缝上，然后求得第一光电探测靶在标定转台上两个被标定光 幕的交点位置;调整标定框架平台和标定转台的高度，使得第一光幕和第二光幕的交点与 两个标定条的交点位于同一水平高度;微调固定平台高度调节器，使得标定转台上两个正 交放置的第一水平泡与第二水平泡均为水平状态；（3)打开自动标定控制系统开关和第一 标定模式开关，将自动标定控制系统设置在第一标定模式，启动自动标定开关，此时，高精 度电机会带动转台水平转动控制器进行转动，从而转台水平转动控制转轴带动标定转台进 行转动，通过第一光电探测靶的第一光电狭缝透射出来的激光会照射在第一标定条上，当 自动标定控制系统判断得知透过第一光电狭缝照射的激光光斑均匀的落在第七标定块上 时，转台水平转动控制器会停止转动，然后自动标定控制系统控制光电狭缝第一控制电机 进行转动，从而带动第一电机转轴转动，光电狭缝第一调节器转轴随之转动起来，然后光电 狭缝第一调节器开始转动，带动第一光电狭缝进行转动；当自动标定控制系统判断第一光 电狭缝的射出激光均匀的照射在第一标定条中的各个标定块后，光电狭缝第一调节器便停 止转动，启动暂停标定开关，固定第一光电狭缝，则此时第一光幕与水平面相垂直；（4)解除 暂停标定开关，自动标定控制系统开始控制光电狭缝第二控制电机进行转动，从而带动第 二电机转轴转动，光电狭缝第二调节器转轴随之会转动起来，然后光电狭缝第二调节器开 始转动，调节第二光电探测靶的第二光电狭缝，使得从第二光电狭缝透射出的红外激光照 射在第二标定条上，当第二光幕透射出来的激光均匀的落在第二标定条的各个标定块时， 光电狭缝第二调节器停止转动，启动暂停标定开关，固定狭缝，则第一光电探测靶与第二光 电探测靶的夹角为α;此时，对第一光电探测靶的标定结束，关闭开始标定开关，关闭标定装 置电源控制开关，关闭一体式自动标定控制系统电源开关;接着对第三光幕与第四光幕夹 角的标定，包括：（1)将第三光电探测靶和第四光电探测靶安装在标定转台上，并将光电狭 缝第一调节器、光电狭缝第二调节器分别固定在被标定的第三光电探测靶的第三光电狭缝 与第四光电探测靶的第四光电狭缝上，然后调节标定转台高度调节器，使得标定转台上两 个正交放置的第一水平泡与第二水平泡均为水平状态；（2)打开自动标定控制系统开关，设 置为第二标定模式，打开标定装置电源控制开关，启动开始标定开关，则转台水平转动控制 器开始转动，从而标定转台水平转动控制转轴带动标定转台进行转动，当自动标定控制系 统判断第七标定块与光电狭缝透射激光重合时，则标定转台水平旋转调节器停止转动，然 后自动标定控制系统控制光电狭缝第一控制电机进行转动，从而带动第一电机转轴转动， 光电狭缝第一调节器转轴也会转动起来，然后光电狭缝第一调节器开始转动，光电狭缝第 一调节器开始自动调整第三光电探测靶的第三光电狭缝的位置，使得从第三光电狭缝出射 的激光照射在第一标定条上，当自动标定控制系统判断激光均匀的落在各个标定块上时， 光电狭缝第一调节器停止工作，启动暂停标定开关，固定光电狭缝，此时第三光幕与水平面 垂直，启动角度编码器信息读取按键，读取平台转动角度检测器的信息仇 3; (3)然后解除暂 停标定开关，标定转台水平旋转调节器继续转动，当自动标定控制系统判断第一标定条与 第四光电探测靶的第四光电狭缝透射激光重合时，标定转台水平旋转调节器停止转动，自 动标定控制系统开始控制光电狭缝第二控制电机进行转动，从而带动第二电机转轴转动， 光电狭缝第二调节器转轴也会转动起来，然后光电狭缝第二调节器开始转动，调节第四光 电探测靶的第四光电狭缝，使得从第四光电狭缝射出的红外激光照射在第一标定条，当自 动标定控制系判断激光均匀的落在第一标定条的各个标定块上时，光电狭缝第二调节器停 止工作，启动暂停标定开关，固定光电狭缝，此时第四光幕与水平面垂直，启动角度编码器 信息读取按键，读取平台转动角度检测器的信息& 4,然后解除暂停标定开关；（4)为了精确 得到第三及第四光幕之间的夹角，自动标定控制系统会重复上述步骤(2)和(3)η次；（5)自 动标定控制系统对上述η次测试的数据处理方法为:对于每个位置处去掉最大最小数据，则 剩余2η-2组数据，若第三光幕与第二标定条重合时，所得的数据中第m，d组数据为测得的数 据中的最大值和最小值，则第三光幕处测得的角度的均值为
[0017]同理，对于第四光幕处的角度值，可有角度的均值为
(其中m2, d2为该组中的最大值和最小值）
[0019]则可有第三光幕与第四光幕的夹角为
[0021] (6)依次关闭标定开关，标定装置电源控制开关，一体式自动标定控制系统开关。
[0022]本发明涉及的一体式快速标定装置能够实现对四光电探测靶装置的快速标定及 其空间参数的测试，操作灵活、使用方便、自动化程度高，避免了传统的光电探测靶标定时 可能引入的人为误差，更重要的是解决了光电探测靶传统标定过程中操作繁琐、自动化程 度低等问题。为四光电探测靶几何结构的安装以及空间参数的标定提供了一种便捷、高效 并且自动化程度高的方法。
【附图说明】
[0023]图1是本发明涉及的一体式快速标定装置的布置图；
[0024]图2是本发明涉及的一体式快速标定装置的布置图；
[0025]图3是本发明涉及的一体式快速标定装置的布置图；
[0026] 图4是本发明涉及的一体式快速标定装置中标定转台的结构示意图；
[0027] 图5是本发明涉及的一体式快速标定装置中标定转台的主视图；
[0028] 图6是本发明涉及的一体式快速标定装置中四光电探测靶在标定转台上的示意 图；
[0029] 图7是本发明涉及的一体式快速标定装置中四光电探测靶的示意图；
[0030] 图8是本发明涉及的一体式快速标定装置中标定条的示意图。
[0031] 其中，1、标定框架;2、第二标定条;3、第一标定条;4、第一光幕;5、第二标定块;6第 七标定块;7、狭缝照射激光光斑;8、光电狭缝第一控制电机;9、第一电机转轴；10、光电狭缝 第一调节器转轴；11、光电狭缝第一调节器；12、第二光幕；13、转台水平转动控制器；14、平 台转动角度检测器；15、支撑柱插孔；16、支撑柱插销；17、自动标定控制系统；18、第五标定 块;19、第六标定块;20、第八标定块;21、第九标定块;22、第一标定块;23、第三标定块;24、 第四标定块;25、标定框架平台；26、控制系统连接线;27、标定转台；28、第一水平水泡;29、 第二水平水泡;30、光电狭缝第二调节器;31、第二电机转轴;32、光电狭缝第二调节器转轴； 33、角度检测装置转轴;34、转台水平转动控制转轴;35、标定转台高度调节器;36、光电狭缝 第二控制电机;37、第一标定模式开关;38、第二标定模式开关;39、角度编码器信息读取按 键;40、暂停标定开关;41、标定装置电源控制开关;42、自动标定控制系统开关；；43、传输线 接口； 44、红外激光光源;45、开始标定开关;46、安装壁;47、第一安装杆;48、第二安装杆； 49、连接杆;50、滑轮;51、第一光电狭缝;52、第二光电狭缝;53、第三光电狭缝;54、第四光电 狭缝;55、第一光电探测靶;56、第二光电探测靶;57第三光电探测靶;58、第四光电探测靶； 59、第三光幕;60、第四光幕;61、第十标定块。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0033] 如图1和2所示，图1示出了一种一体式快速标定装置，其包括四光电探测靶体、标 定框架1和自动标定控制系统17,其中，该标定框架1为由连接杆49首尾相接制成的长方体 框架，在标定框架1底面的四个角处设有滑轮50,通过滑轮50使得标定框架1能够在地面上 自由移动，四光电探测靶体安装在该标定框架1上，该自动标定控制系统17通过数据线与标 定框架1相连接。
[0034] 通过图1结合图7所示，图7示出了四光电探测靶的位置和结构，其中，图7中a和c示 出了第一光电探测靶55和第二光电探测靶56,图7中b和d示出了第三光电探测靶57和第四 光电探测靶58,其中，第一光电探测靶55和第二光电探测靶56-体成型在同一壳体内，第三 光电探测靶57和第四光电探测靶58-体成型在同一壳体内。在第一光电探测靶55内设有第 一光电狭缝51，在第二光电探测靶56内设有第二光电狭缝52,在第三光电探测靶57内设有 第三光电狭缝53,在第四光电探测靶58内设有第四光电狭缝54,在第一光电探测靶55、第二 光电探测靶56、第三光电探测靶57和第四光电探测靶58的表面处均设有遮光筒，此外，在第 一光电探测靶55、第二光电探测靶56、第三光电探测靶57和第四光电探测靶58内分别设有 红外激光光源44，红外激光光源44发射的红外激光为20mW的可见线性激光，分别在第一光 电探测靶55、第二光电探测靶56、第三光电探测靶57和第四光电探测靶58内的红外激光光 源44发射的激光分别通过第一光电狭缝51、第二光电狭缝52、第三光电狭缝53和第四光电 狭缝54并通过各自的遮光筒射出，最终形成光幕，分别为第一光幕4、第二光幕12、第三光幕 59以及第四光幕60。优选的是，第一光电探测靶55、第二光电探测靶56和第四光电探测靶58 中的遮光筒均竖直布置，第三光电探测靶57中的遮光筒倾斜布置，也就是，第三光电探测靶 57中的红外激光光源44发射出的激光是倾斜的，而其他三个探测靶中的红外激光光源44发 射的激光是竖直向上的。
[0035]如图1所示，在标定框架1的一侧面上设有第一标定条3和第二标定条2，第一标定 条3和第二标定条2的两端均与标定框架1该侧面的上下两边分别连接，作为优选，第二标定 条2倾斜布置，第一标定条3竖直布置，在第二标定条2上从上到下依次设有第一标定块22、 第二标定块5、第三标定块23、第四标定块24和第五标定块18,在第一标定条3上从上到下依 次设有第六标定块19、第七标定块6、第八标定块20、第九标定块21和第十标定块61。四光电 探测靶体与两个标定条之间的水平距离为1.8m。其中，第一至第九标定块均为直径为2_的 红外探测器标定块，该红外探测器标定块接收的激光波长为650nm~750nm〇
[0036]如图1-3所示，在标定框架1的内部设有标定框架平台25,该标定框架平台25通过 支撑柱固定在标定框架1的内部，具体地，标定框架平台25的一侧边的两端通过两个支撑柱 分别与标定框架1两底边分别固定，标定框架平台25的另一侧边的中部通过一支撑柱与标 定框架1的另一底边相固定，该另一侧边的两端与标定框架1的两侧边分别固定。作为优选， 每个支撑柱均可调节高度，具体地，在支撑柱上设有支撑柱插孔15，通过将支撑柱插销16插 入不同的支撑柱插孔15从而调节支撑柱的高度。
[0037]如图3和4所示，在标定框架平台25上设置有标定转台27,第一光电探测靶55和第 二光电探测靶56或者第三光电探测靶57和第四光电探测靶58固定在标定转台27上，四光电 探测革巴中的红外激光光源44射出的红外激光经各自的光电狭缝后在第二标定条2和第一标 定条3上形成狭缝照射激光光斑7。此外，标定转台27具有圆弧侧边，在圆弧侧边上设有传动 齿，如图5所示，标定转台27通过支撑架固定在标定框架平台25上，该支撑架包括至少3个高 度调节器35,在支撑架上还设有转台水平转动控制器13和平台转动角度检测器14,转台水 平转动控制器13与转台水平转动控制转轴34相连接，转台水平转动控制转轴34与标定转台 27的圆弧侧边上的传动齿相耦合传动，这样能够带动标定转台27转动。其中，转台水平转动 控制器13可以对标定转台27在水平面内的转动进行控制，平台转动角度检测器14能够对标 定转台27的转动量进行检测，其精度为5〃。
[0038]在标定转台27上靠近外侧设有安装壁46,在安装壁46上并排布置有两组相同的调 节装置，分别为第一调节装置和第二调节装置，其中，第一调节装置包括竖直安装的第一安 装杆47,在第一安装杆47上端设有光电狭缝第一控制电机8,光电狭缝第一控制电机8与光 电狭缝第一调节器11相连接，具体地，光电狭缝第一控制电机8的第一电机转轴9与光电狭 缝第一调节器11的光电狭缝第一调节器转轴10同轴连接，其中，光电狭缝第一调节器11呈 水平布置;第二调节装置包括竖直安装的第二安装杆48,在第二安装杆48上端设有光电狭 缝第二控制电机36，光电狭缝第二控制电机36与光电狭缝第二调节器30相连接，具体地，光 电狭缝第二控制电机36的第二电机转轴31与光电狭缝第二调节器30的光电狭缝第二调节 器转轴32同轴连接，其中，光电狭缝第二调节器30呈水平布置。当在标定转台27上放置第一 光电探测靶55和第二光电探测靶56时，光电狭缝第一调节器11能够对第一光电探测靶55的 第一光电狭缝51进行调节，光电狭缝第二调节器30能够对第二光电探测靶56的第二光电狭 缝52进行调节，同理，当在标定转台27上放置第三光电探测靶57和第四光电探测靶58时，光 电狭缝第一调节器11能够对第三光电探测靶57的第三光电狭缝53进行调节，光电狭缝第二 调节器30能够对第四光电探测靶58的第二光电狭缝54进行调节。
[0039] 由上可知，两个光电狭缝调节器对相应的一组(两个)光电狭缝的位置和大小进行 调节，自动标定控制系统17通过判断每个光电狭缝射出的激光光斑与第二标定条2和第一 标定条3的位置关系，从而对光电狭缝输出调节指令，以达到对每个光电探测靶形成的光幕 的参数进行标定的目的。此外，为了更好地对每个光电狭缝调节器进行控制，光电狭缝第一 控制电机8和光电狭缝第二控制电机36的扭矩大于3.5N.m。在标定转台27的上表面上还设 有相互垂直的第一水平水泡28和第二水平水泡29,以判断转动平台27是否水平，其中，这两 个水平水泡的精度为10〃。
[0040] 此外，如图1所示，在自动标定控制系统17的面板上设有第一标定模式设置开关 37、第二标定模式设置开关38、角度编码器信息读取按键39、暂停标定开关40、标定装置电 源控制开关41、自动标定控制系统开关42、传输线接口43以及开始标定开关45。
[0041]在采用上述一体式快速标定装置进行标定时，首先分别对四光电探测靶中的第一 光电探测靶55、第二光电探测靶56、第三光电探测靶57和第四光电探测靶58进行标定。 [0042] 首先对第一光电探测靶55和第二光电探测靶56进行标定，将第一和第二光电探测 靶55,56固定于标定转台27上，然后打开自动标定控制系统开关42、标定装置电源控制开关 41和第一标定模式开关37，设置模式为第一标定模式，启动开始标定开关45，此时快速标定 装置开始控制转台水平转动控制器13,光电狭缝第一调节器11以及光电狭缝第二调节器30 从而自动对第一光电探测靶55和第二光电探测靶57中的第一光电狭缝51和第二光电狭缝 52分别进行调节，当第一和第二光电狭缝51，52的位置和大小调节好后，启动暂停标定开关 40,固定第一和第二光电狭缝51，52的位置，启动角度编码器信息读取按键39,读取平台转 动角度检测器14的角度信息，然后解除暂停标定开关40,此时，对第一光电探测靶55和第二 光电探测靶56的标定即结束，重复上述步骤对第三光电探测靶57和第四光电探测靶58进行 标定。
[0043] 在完成对四光电探测靶的标定后，继续对四光电光电探测靶形成的光幕进行标 定，具体方法如下：
[0044] 1、第一光幕与第二光幕夹角的标定及安装
[0045] (1)将第一标定条3调整到与水平面相垂直，根据标定转台27上第一光幕4与第二 光幕12交点的预定位置，调整第二标定条2与第一标定条3之间的交点位置，使得两个交点 位于同一高度位置，并令第二标定条2与第一标定条3之间的夹角为α;
[0046] (2)根据第二标定条2与第一标定条3的交点位置，将第一光电探测祀55和第二光 电探测靶56固定在标定转台27上，并将光电狭缝第一调节器11、光电狭缝第二调节器30分 别固定在被标定的光电探测靶的第一光电狭缝51和第二光电狭缝52上，然后求得第一光电 探测靶55在标定转台27上两个被标定光幕的交点位置;通过调整相应支撑柱的高度，具体 是将相应支撑柱上的支撑柱插销16放入支撑柱插孔15以调整标定框架平台25的高度，同时 调节标定转台高度调节器35,使得标定转台27上第一光幕4和第二光幕12的交点与两个标 定条的交点位于同一水平高度;微调固定平台高度调节器35,使得标定转台27上两个正交 放置的第一水平泡28与第二水平泡29均为水平状态。
[0047] (3)打开自动标定控制系统开关42和第一标定模式开关37,将自动标定控制系统 17设置在第一标定模式，启动自动标定开关45，此时，高精度电机会带动转台水平转动控制 器13进行转动，从而转台水平转动控制转轴34带动标定转台27进行转动，通过第一光电探 测靶55的第一光电狭缝51透射出来的激光会照射在第一标定条3上，当自动标定控制系统 17判断得知透过第一光电狭缝51照射的激光光斑7均匀的落在第七标定块6上时，转台水平 转动控制器13会停止转动，然后自动标定控制系统17控制光电狭缝第一控制电机8进行转 动，从而带动第一电机转轴9转动，光电狭缝第一调节器转轴10随之转动起来，然后光电狭 缝第一调节器11开始转动，带动第一光电狭缝51进行转动；当自动标定控制系统17判断第 一光电狭缝51的射出激光均匀的照射在第一标定条3中的各个标定块后，光电狭缝第一调 节器11便停止转动，启动暂停标定开关40,固定第一光电狭缝51，则此时第一光幕4与水平 面相垂直；
[0048] (4)解除暂停标定开关40,自动标定控制系统17开始控制光电狭缝第二控制电机 36进行转动，从而带动第二电机转轴31转动，光电狭缝第二调节器转轴32随之会转动起来， 然后光电狭缝第二调节器30开始转动，调节第二光电探测靶56的第二光电狭缝52,使得从 第二光电狭缝52透射出的红外激光照射在第二标定条2上，当第二光幕12透射出来的激光 均匀的落在第二标定条2的各个标定块时，光电狭缝第二调节器30停止转动，启动暂停标定 开关40,固定狭缝，则第一光电探测靶55与第二光电探测靶56的夹角为α;此时，对第一光电 探测靶55的标定结束，关闭开始标定开关45,关闭标定装置电源控制开关41，关闭一体式自 动标定控制系统电源开关42。
[0049] 2、第三光幕与第四光幕夹角的标定。
[0050] (1)将第三光电探测靶57和第四光电探测靶58安装在标定转台27上，并将光电狭 缝第一调节器11、光电狭缝第二调节器30分别固定在被标定的第三光电探测靶55的第三光 电狭缝53与第四光电探测靶58的第四光电狭缝54上，然后调节标定转台高度调节器35,使 得标定转台27上两个正交放置的第一水平泡28与第二水平泡29均为水平状态；
[0051 ] (2)打开自动标定控制系统开关42，设置为第二标定模式，打开标定装置电源控制 开关41，启动开始标定开关45,则转台水平转动控制器13开始转动，从而标定转台水平转动 控制转轴34带动标定转台进行转动，当自动标定控制系统17判断第七标定块6与光电狭缝 透射激光重合时，则标定转台水平旋转调节器13停止转动，然后自动标定控制系统17控制 光电狭缝第一控制电机8进行转动，从而带动第一电机转轴9转动，光电狭缝第一调节器转 轴10也会转动起来，然后光电狭缝第一调节器11开始转动，光电狭缝第一调节器11开始自 动调整第三光电探测靶57的第三光电狭缝53的位置，使得从第三光电狭缝53出射的激光照 射在第一标定条3上，当自动标定控制系统17判断激光均匀的落在各个标定块上时，光电狭 缝第一调节器11停止工作，启动暂停标定开关40,固定光电狭缝，此时第三光幕59与水平面 垂直，启动角度编码器信息读取按键39,读取平台转动角度检测器14的信息/<·，
[0052] (3)然后解除暂停标定开关40,标定转台水平旋转调节器13继续转动，当自动标定 控制系统17判断第一标定条3与第四光电探测靶58的第四光电狭缝54透射激光重合时，标 定转台水平旋转调节器13停止转动，自动标定控制系统17开始控制光电狭缝第二控制电机 36进行转动，从而带动第二电机转轴31转动，光电狭缝第二调节器转轴32也会转动起来，然 后光电狭缝第二调节器30开始转动，调节第四光电探测靶58的第四光电狭缝54,使得从第 四光电狭缝54射出的红外激光照射在第一标定条3,当自动标定控制系17判断激光均匀的 落在第一标定条3的各个标定块上时，光电狭缝第二调节器30停止工作，启动暂停标定开关 40,固定光电狭缝，此时第四光幕60与水平面垂直，启动角度编码器信息读取按键39,读取 平台转动角度检测器14的信息βΛ然后解除暂停标定开关40;
[0053] (4)为了精确得到第三及第四光幕59,60之间的夹角，自动标定控制系统17会重复 上述步骤(2)和(3)η次；
[0054] (5)自动标定控制系统17对上述η次测试的数据处理方法为:对于每个位置处去掉 最大最小数据，则剩余2η-2组数据，若第三光幕59与第二标定条2重合时，所得的数据中第 m，d组数据为测得的数据中的最大值和最小值，则第三光幕59处测得的角度的均值为
[0056]同理，对于第四光幕60处的角度值，可有角度的均值为
(其中m2, d2为该组中的最大值和最小值）
[0058]则可有第三光幕59与第四光幕60的夹角为
[0060] (6)依次关闭标定开关45,标定装置电源控制开关41，一体式自动标定控制系统开 关42。
[0061]本发明的一个代表性实施例参照附图得到了详细的描述。这些详细的描述仅仅给 本领域技术人员更进一步的相信内容，以用于实施本发明的优选方面，并且不会对本发明 的范围进行限制。仅有权利要求用于确定本发明的保护范围。因此，在前述详细描述中的特 征和步骤的结合不是必要的用于在最宽广的范围内实施本发明，并且可替换地仅对本发明 的特别详细描述的代表性实施例给出教导。此外，为了获得本发明的附加有用实施例，在说 明书中给出教导的各种不同的特征可通过多种方式结合，然而这些方式没有特别地被例举 出来。
【主权项】
1. 一种一体式快速标定装置，其包括四光电探测靶体、标定框架（1)和自动标定控制系 统（17)，所述四光电探测靶体安装在所述标定框架（1)上，所述自动标定控制系统（17)与所 述标定框架(1)相连接，在所述标定框架(1)底面设有滑轮(50)。2. 根据权利要求1所述的一体式快速标定装置，其特征在于，所述四光电探测靶体中的 第一光电探测靶(55)和第二光电探测靶(56) -体成型在同一壳体内，第三光电探测靶(57) 和第四光电探测靶(58)-体成型在同一壳体内，所述第一光电探测靶(55)、所述第二光电 探测靶(56)、所述第三光电探测靶(57)和所述第四光电探测靶(58)中每个光电探测靶体内 设有红外激光光源(44)和光电狭缝(51)，并且每个所述光电探测靶体的表面处均设有遮光 筒，每个所述光电探测靶体形成光幕。3. 根据权利要求2所述的一体式快速标定装置，其特征在于，在所述标定框架（1)的一 侧面上设有竖直布置的第一标定条(3)和倾斜布置的第二标定条(2)，所述第一标定条(3) 和所述第二标定条(2)的两端均与所述标定框架（1)该侧面的连接，在所述第二标定条(2) 和所述第一标定条(3)上设有多个标定块。4. 根据权利要求3所述的一体式快速标定装置，其特征在于，在所述标定框架（1)的内 部设有标定框架平台（25 )，所述标定框架平台（25)通过支撑柱固定在所述标定框架（1)的 内部，所述标定框架平台（25)的一侧边的两端通过两个支撑柱分别与所述标定框架（1)两 底边分别固定，所述标定框架平台（25)的另一侧边的中部通过一所述支撑柱与所述标定框 架(1)的另一底边相固定，所述另一侧边的两端与所述标定框架(1)的两侧边分别固定。5. 根据权利要求4所述的一体式快速标定装置，其特征在于，在所述标定框架平台（25) 上设置有标定转台（27)，所述四光电探测靶体固定在所述标定转台（27)上，所述红外激光 光源(44)射出的红外激光经各自的光电狭缝后在所述第二标定条(2)和所述第一标定条 (3)上形成狭缝照射激光光斑(7)，所述标定转台（27)具有圆弧侧边，在所述圆弧侧边上设 有传动齿，所述标定转台（27)通过支撑架固定在所述标定框架平台（25)上，所述支撑架包 括至少3个高度调节器(35)，在所述支撑架上还设有转台水平转动控制器（13)和平台转动 角度检测器（14)，所述转台水平转动控制器（13)与转台水平转动控制转轴(34)相连接，所 述转台水平转动控制转轴(34)与所述标定转台（27)的所述圆弧侧边上的所述传动齿相耦 合传动。6. 根据权利要求5所述的一体式快速标定装置，其特征在于，在所述标定转台（27)上靠 近外侧设有安装壁(46)，在所述安装壁(46)上并排布置有两组相同的调节装置，分别为第 一调节装置和第二调节装置，其中，所述第一调节装置包括竖直安装的第一安装杆(47)，在 所述第一安装杆(47)上端设有光电狭缝第一控制电机(8)，所述光电狭缝第一控制电机(8) 与光电狭缝第一调节器（11)相连接，所述光电狭缝第一调节器（11)呈水平布置;所述第二 调节装置包括竖直安装的第二安装杆(48)，在所述第二安装杆(48)上端设有光电狭缝第二 控制电机(36)，光电狭缝第二控制电机(36)与光电狭缝第二调节器(30)相连接，所述光电 狭缝第二调节器(30)呈水平布置。7. 根据权利要求6所述的一体式快速标定装置，其特征在于，在所述自动标定控制系统 (17)的面板上设有第一标定模式设置开关(37)、第二标定模式设置开关(38)、角度编码器 信息读取按键(39)、暂停标定开关(40)、标定装置电源控制开关(41 )、自动标定控制系统开 关(42)、传输线接口（ 43)以及开始标定开关(45)。8. -种一体式快速标定方法，其采用上述权利要求1-7中任一项所述的一体式快速标 定装置，所述方法包括对所述四光电探测靶的标定和对所述四光电探测靶形成的光幕进行 标定。9. 根据权利要求8所述的一体式快速标定方法，其特征在于，对所述四光电探测靶的标 定包括:将第一和第二光电探测靶(55,56)固定于标定转台（27)上，然后打开自动标定控制 系统开关(42)、标定装置电源控制开关(41)和第一标定模式开关(37)，设置模式为第一标 定模式，启动开始标定开关(45)，此时快速标定装置开始控制转台水平转动控制器(13)，光 电狭缝第一调节器（11)以及光电狭缝第二调节器(30)从而自动对第一光电探测靶(55)和 第二光电探测靶(56)中的第一光电狭缝(51)和第二光电狭缝(52)分别进行调节，当第一和 第二光电狭缝(51)，（52)的位置调节好后，启动暂停标定开关(40)，固定第一和第二光电狭 缝(51，52)的位置，启动角度编码器信息读取按键(39 )，读取平台转动角度检测器(14)的角 度信息，然后解除暂停标定开关(40)，此时，对第一光电探测靶(55)和第二光电探测靶(56) 的标定即结束，重复上述步骤对第三光电探测靶(57)和第四光电探测靶(58)进行标定。10. 根据权利要求9所述的一体式快速标定方法，其特征在于，对所述四光电探测靶形 成的光幕进行标定，具体方法如下:首先进行第一光幕与第二光幕夹角的标定及安装，包括 (I) 将第一标定条(3)调整到与水平面相垂直，根据标定转台（27)上第一光幕(4)与第二光 幕（12)交点的预定位置，调整第二标定条(2)与第一标定条(3)之间的交点位置，使得两个 交点位于同一高度位置，并令第二标定条(2)与第一标定条(3)之间的夹角为α; (2)根据第 二标定条(2)与第一标定条(3)的交点位置，将第一光电探测靶(55)和第二光电探测靶(56) 固定在标定转台（27)上，并将光电狭缝第一调节器（11)、光电狭缝第二调节器(30)分别固 定在被标定的光电探测靶的第一光电狭缝(51)和第二光电狭缝(52)上，然后求得第一光电 探测靶(55)在标定转台（27)上两个被标定光幕的交点位置;调整标定框架平台（25)和标定 转台（27)的高度，使得第一光幕(4)和第二光幕（12)的交点与两个标定条的交点位于同一 水平高度;微调固定平台高度调节器(35)，使得标定转台（27)上两个正交放置的第一水平 泡(28)与第二水平泡(29)均为水平状态；（3)打开自动标定控制系统开关(42)和第一标定 模式开关(37)，将自动标定控制系统（17)设置在第一标定模式，启动自动标定开关(45)，此 时，高精度电机会带动转台水平转动控制器（13)进行转动，从而转台水平转动控制转轴 (34)带动标定转台（27)进行转动，通过第一光电探测靶(55)的第一光电狭缝(51)透射出来 的激光会照射在第一标定条(3)上，当自动标定控制系统（17)判断得知透过第一光电狭缝 (51)照射的激光光斑7均匀的落在第七标定块(6)上时，转台水平转动控制器(13)会停止转 动，然后自动标定控制系统（17)控制光电狭缝第一控制电机(8)进行转动，从而带动第一电 机转轴(9)转动，光电狭缝第一调节器转轴（10)随之转动起来，然后光电狭缝第一调节器 (II) 开始转动，带动第一光电狭缝(51)进行转动；当自动标定控制系统（17)判断第一光电 狭缝(51)的射出激光均匀的照射在第一标定条(3)中的各个标定块后，光电狭缝第一调节 器（11)便停止转动，启动暂停标定开关(40)，固定第一光电狭缝(51)，则此时第一光幕(4) 与水平面相垂直；（4)解除暂停标定开关(40)，自动标定控制系统（17)开始控制光电狭缝第 二控制电机（36)进行转动，从而带动第二电机转轴（31)转动，光电狭缝第二调节器转轴 (32)随之会转动起来，然后光电狭缝第二调节器(30)开始转动，调节第二光电探测靶(56) 的第二光电狭缝(52)，使得从第二光电狭缝(52)透射出的红外激光照射在第二标定条(2) 上，当第二光幕（12)透射出来的激光均匀的落在第二标定条(2)的各个标定块时，光电狭缝 第二调节器(30)停止转动，启动暂停标定开关(40)，固定狭缝，则第一光电探测靶(55)与第 二光电探测靶(56)的夹角为α;此时，对第一光电探测靶(55)的标定结束，关闭开始标定开 关(45)，关闭标定装置电源控制开关(41)，关闭一体式自动标定控制系统电源开关(42);接 着对第三光幕与第四光幕夹角的标定，包括：（1)将第三光电探测靶(57)和第四光电探测靶 (58)安装在标定转台（27)上，并将光电狭缝第一调节器（11)、光电狭缝第二调节器(30)分 别固定在被标定的第三光电探测靶(55)的第三光电狭缝(53)与第四光电探测靶(58)的第 四光电狭缝(54)上，然后调节标定转台高度调节器(35)，使得标定转台（27)上两个正交放 置的第一水平泡（28)与第二水平泡（29)均为水平状态；（2)打开自动标定控制系统开关 (42)，设置为第二标定模式，打开标定装置电源控制开关(41)，启动开始标定开关(45)，则 转台水平转动控制器(13)开始转动，从而标定转台水平转动控制转轴(34)带动标定转台进 行转动，当自动标定控制系统（17)判断第七标定块(6)与光电狭缝透射激光重合时，则标定 转台水平旋转调节器(13)停止转动，然后自动标定控制系统（17)控制光电狭缝第一控制电 机(8)进行转动，从而带动第一电机转轴(9)转动，光电狭缝第一调节器转轴（10)也会转动 起来，然后光电狭缝第一调节器（11)开始转动，光电狭缝第一调节器（11)开始自动调整第 三光电探测靶(57)的第三光电狭缝(53)的位置，使得从第三光电狭缝(53)出射的激光照射 在第一标定条(3)上，当自动标定控制系统（17)判断激光均匀的落在各个标定块上时，光电 狭缝第一调节器(11)停止工作，启动暂停标定开关(40)，固定光电狭缝，此时第三光幕(59) 与水平面垂直，启动角度编码器信息读取按键(39)，读取平台转动角度检测器（14)的信息 爲 5.;(3)然后解除暂停标定开关(40)，标定转台水平旋转调节器（13)继续转动，当自动标定 控制系统（17)判断第一标定条(3)与第四光电探测靶(58)的第四光电狭缝(54)透射激光重 合时，标定转台水平旋转调节器（13)停止转动，自动标定控制系统（17)开始控制光电狭缝 第二控制电机(36)进行转动，从而带动第二电机转轴(31)转动，光电狭缝第二调节器转轴 (32)也会转动起来，然后光电狭缝第二调节器(30)开始转动，调节第四光电探测靶(58)的 第四光电狭缝(54 )，使得从第四光电狭缝(54)射出的红外激光照射在第一标定条(3 )，当自 动标定控制系（17)判断激光均匀的落在第一标定条(3)的各个标定块上时，光电狭缝第二 调节器(30)停止工作，启动暂停标定开关(40)，固定光电狭缝，此时第四光幕(60)与水平面 垂直，启动角度编码器信息读取按键(39)，读取平台转动角度检测器（14)的信息病 4，然后 解除暂停标定开关(40); (4)为了精确得到第三及第四光幕(59，60)之间的夹角，自动标定 控制系统（17)会重复上述步骤(2)和(3)η次；（5)自动标定控制系统（17)对上述η次测试的 数据处理方法为:对于每个位置处去掉最大最小数据，则剩余2η-2组数据，若第三光幕(59) 与第二标定条(2)重合时，所得的数据中第m，d组数据为测得的数据中的最大值和最小值， 则第三光幕(59)处测得的角度的均值为同理，对于第四光幕(60)处的角度值，可有角度的均值为其中m2, d2为该组中的最大值和最小值） 则可有第三光幕(59)与第四光幕(60)的夹角为彳6)依次关闭标定开关(45)，标定装置电源控制开关(41)，一体式自动标 定控制系统开关(42) D
【文档编号】G01B11/00GK106017314SQ201610299041
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】李翰山, 雷志勇
【申请人】西安工业大学