[发明专利]激光跟踪测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种激光跟踪测量系统及方法，激光跟踪测量系统，包括：激光器、分光镜、第一振镜、第二振镜、位置探测器和跟踪控制模块，其中，激光器产生的激光经过分光镜射向第一振镜，由第一振镜反射后射向第二振镜，由第二振镜反射后射向探测目标，探测目标反射回的激光光束依次通过第二振镜、第一振镜、以及分光镜反射至位置探测器；所述跟踪控制模块，用于获取第一振镜和第二振镜的角度信息、位置探测器中的位置信息，并发出振镜偏转角度控制信号控制第一振镜和第二振镜进行偏转使得激光射向位置变动后的探测目标，实现对探测目标的动态实时跟踪。该系统具有探测实时、准确度高、精度高、小型化和成本低的优点。

技术领域

本公开属于激光精密测量技术领域，涉及一种激光跟踪测量系统及方法。

背景技术

激光跟踪测量系统是一种大尺寸空间测量仪器，结合高精度激光测距、精密测角和跟踪控制等技术，可对空间目标进行空间位置跟踪测量和对平面/曲面进行快速面型测量，具有无导轨、动态快速测量、测量精度高、测量范围大、安装移动便捷等优点，是大尺寸工业测量和科学测量的重要手段。激光跟踪测量系统主要包括高精度激光测距单元、二维精密转台、二维精密测角机构、跟踪控制数据处理单元以及合作目标等。

现有的激光跟踪测量系统主要采用激光干涉仪作为精密测距单元，采用U型架结构的二维转台作为跟踪机构，采用两个圆光栅编码器作为精密测角单元，具有系统结构复杂、体积大、实现成本高的缺点，限制了激光跟踪测量系统的广泛应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种激光跟踪测量系统及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种激光跟踪测量系统，包括：激光器11、分光镜12、第一振镜13、第二振镜15、位置探测器18和跟踪控制模块19，其中，激光器11产生的激光经过分光镜12射向第一振镜13，由第一振镜13反射后射向第二振镜15，由第二振镜15反射后射向探测目标17，探测目标17反射回的激光光束依次通过第二振镜15、第一振镜13、以及分光镜12反射至位置探测器18；所述跟踪控制模块19，用于获取第一振镜13和第二振镜15的角度信息、位置探测器18中的位置信息，并发出振镜偏转角度控制信号控制第一振镜13和第二振镜15进行偏转使得激光射向位置变动后的探测目标17，实现对探测目标17的动态实时跟踪。

在本公开的一些实施例中，激光跟踪测量系统，还包括：第一驱动电机14，用于驱动第一振镜13进行偏转；以及第二驱动电机16，用于驱动第二振镜14进行偏转。

在本公开的一些实施例中，振镜偏转角度控制信号中的振镜偏转角度是依据获取的当前时刻第一振镜13和第二振镜15的角度信息和位置探测器中的位置偏移信息，并结合当前时刻探测目标17的距离信息计算得到的，该位置偏移信息为探测目标17上一时刻到当前时刻位置变动后反射回的激光光束的位置偏移量，振镜偏转角度能够抵消探测目标17位置偏移引发的光路变化，使得位置变动后的探测目标17能够被激光再次入射并反射激光至位置探测器18。

在本公开的一些实施例中，分光镜12为平面镜或分光棱镜。

在本公开的一些实施例中，跟踪控制模块19为一硬件、或计算机程序、或其组合。

在本公开的一些实施例中，位置探测器18包括如下探测器中的一种或几种：光导型探测器、和光伏型探测器；和/或，激光器11还包括：激光测距模块，用于获取探测目标17的距离信息。