[发明专利]一种基于多PSD的平面度实时校准补偿测量方法

说明书

本发明公开了一种基于多PSD的平面度实施校准补偿测量方法，该方法包括：目标和参考数据的获取：分别同步实时获取目标PSD和多个参考PSD₁和PSD₂的测量数据，同步误差：200ms；误差模型的建立：根据试验所处的地形环境，分析针对平面度精度影响且具有特定形式的误差主要是地面振动，并建立该环境下的误差模型；测站误差分离：接下来进行多组试验测量，增加数据样本，将数据进行分析，并分离误差；平面度实时校准：通过补偿系统对平面度进行实时补偿，保证扫描测试装置的平面度精度，补偿精度(分辨率小于0.005mm)。能够有效去除激光平面发生器本身的振动误差，有效提高平面补偿精度。

技术领域

本发明涉及一种平面运动装置的平面度实时检测和补偿校准的方法，尤其涉及一种基于多PSD的平面度实时校准补偿方法，特别适用于大尺寸高精度电磁波平面扫描装置的平面度实时校准与补偿。

背景技术

大型高精度平面扫描装置是检测紧缩场静区振幅及相位特性、近场测试等电磁波测试的关键设备之一。同时在近场测试测试总将收发探头安装在平面扫描装置上，通过在平面内移动探头同时按照一定的采样间距对被测目标进行收发测试，通过后续的变换算法对目标的雷达截面、方向图、吸波特性等电磁特性进行检测。其中为了保证检测和测试精度，根据RUZE理论要求扫描装置的平面度均方根误差小于工作波长的百分之一，随着紧缩场与近场测试朝着大尺寸和高频率的方向发展，大型平面扫描装置的平面度很难通过硬件达到测试要求，通常通过补偿的方法来保证扫描检测装置平面度精度要求。

目前对于大型平面扫描检测装置的补偿有两种方法，其一是通过激光跟踪仪等高精密大型测量设备对平面扫描装置的平面度进行测量插值计算各个位置的误差，将误差补偿量写入运动控制系统进行离线补偿，该方法在检测过程中不能实时发现扫描装置平面度误差的变化，需要不定期的进行误差检测及校准，实时性较差；其二是通过固定在扫描装置探头处的位置敏感探测器PSD接收激光信号即可实时检测扫描装置的平面度误差，将该误差实时反馈给运动系统，从而实现平面度误差动态实时补偿，该方法实时性好适合现场测试需求，但目前常采用方法是直接将PSD接收到的位置信息与初始信息进行对比得到位移误差，将此位移误差作为平面度误差直接反馈给运动控制系统进行补偿。实际上PSD检测到的位移误差包含扫描装置的平面度误差以及PSD传感器以及激光光源振动等测站误差，测站误差也是影响扫描测量装置平面度补偿精度的重要来源，如何将测站误差从检测误差中分离出来，提高平面度实时补偿精度，现有技术文档中鲜有报道。

发明内容

基于上述问题，提出了一种基于多PSD的平面度实时校准补偿测量方法，用于将测站误差从PSD检测到的位移误差中分离出来，提高平面扫描装置的平面补偿精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，方法包括：

步骤1)PSD位置信息获取：同步实时获取目标PSD和多个参考PSD₁,PSD₂…PSD_n(n≥2)的位置数据，其中各PSD之间同步误差不大于：20ms；

步骤2)三因素误差模型建立：建立实际平面度误差、测站误差、外部干扰误差三因素误差模型；

步骤3)测站误差分离：在误差模型的基础上进行多组试验测量，增加数据样本，通过对数据的分析，分离出测站误差；

步骤4)平面度实时校准补偿：通过补偿系统对平面度进行实时补偿，保证扫描测试装置的平面度精度，所述补偿运动系统分辨率优于0.005mm。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于多PSD的平面度实时校准补偿测量方法，通过对误差源分析并建立数学模型，采用多测头测量方法采集数据，经过数据分析找出不同位置下的测站误差关系，联立函数方程求解误差量大小进行补偿校准，实施方案成本低，适用性广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于多PSD的平面度实时校准补偿测量方法流程示意图；