[发明专利]一种PSD标定装置及基于该装置的参数标定方法

权利要求书

1.一种PSD机体坐标系的系数标定方法，其特征在于，通过PSD芯片参数标定装置进行系数标定，所述PSD芯片参数标定装置包括：激光器、激光器驱动电路、二维精密平台、稳固平台、伺服驱动装置以及数据处理电路；所述激光器与激光器驱动电路连接，生成激光并发射激光至PSD芯片；激光器驱动电路与所述激光器连接，且不与稳固平台接触，用于使所述激光器产生稳定的功率的激光；所述二维精密平台设置于稳固平台上，可放置所述PSD芯片，在伺服驱动装置的控制下带动所述PSD芯片运动，并对所述PSD芯片进行定位；稳固平台用于放置所述二维精密平台，使所述二维精密平台在平稳固定的环境中工作；所述伺服驱动装置用于控制所述二维精密平台运动，所述伺服驱动装置与所述稳固平台不接触；以及所述数据处理电路与所述PSD芯片连接，且不与所述稳固平台接触，用于读取所述PSD芯片的原始坐标进行参数标定或读取补偿后的坐标数据进行参数检验；

所述PSD机体坐标系的系数标定方法包括：

打开激光器和PSD外部电路，所述外部电路包括激光器驱动电路和数据处理电路，等待激光器稳频指示灯亮起；

通过伺服驱动装置控制二维精密平台运动，进而带动PSD运动，使数据处理电路输出的PSD原始坐标点的坐标值接近(0,0)；

基于PSD原始坐标点的坐标值及通过伺服驱动装置驱动二维精密平台在二维平台坐标系的两轴的正方向和负方向分别运动后产生的坐标值，确定安装滚转误差角；

基于PSD原始坐标点的坐标值、通过伺服驱动装置控制二维精密平台在二维平台坐标系的两轴的正方向和负方向分别运动产生的坐标值、通过伺服驱动装置控制二维精密平台在二维平台坐标系第一象限移动的距离值，确定安装方位误差角和安装俯仰误差角；以及

确定机体坐标系的X轴系数和Y轴系数。

2.根据权利要求1所述的PSD机体坐标系的系数标定方法，其特征在于，基于PSD原始坐标点的坐标值及通过伺服驱动装置驱动二维精密平台在二维平台坐标系的两轴的正方向和负方向分别运动后产生的坐标值，确定安装滚转误差角，包括：

通过伺服驱动装置控制二维精密平台分别依次向二维平台坐标系X轴正方向、二维平台坐标系X轴负方向、二维平台坐标系Y轴正方向、二维平台坐标系Y轴负方向移动预定距离至不同的四个点，并分别记录移动至四个点的原始坐标值；以及

基于所述四个点的原始坐标值及PSD原始坐标点的坐标值，计算以逆时针偏离导航坐标系为正的安装滚转误差角。

3.根据权利要求2所述的PSD机体坐标系的系数标定方法，其特征在于，基于PSD原始坐标点的坐标值、通过伺服驱动装置控制二维精密平台在二维平台坐标系的两轴的正方向和负方向分别运动产生的坐标值、通过伺服驱动装置控制二维精密平台在二维平台坐标系第一象限移动的距离值，确定安装方位误差角和安装俯仰误差角，包括：

通过伺服驱动装置控制二维精密平台在二维坐标系的第一象限以任意角度移动预设距离，所述预设距离通过分别在二维坐标系X轴正向和Y轴正向移动一定距离确定；以及

基于所述预设距离、通过伺服驱动装置控制而二维精密平台在二维精密平台在二维平台坐标系的两轴的正方向分别运动后产生的坐标值、PSD原始坐标点的坐标值，计算安装误差角，所述安装误差角包括安装方位误差角和安装俯仰误差角。

4.根据权利要求3所述的PSD机体坐标系的系数标定方法，其特征在于，所述确定机体坐标系的X轴系数和Y轴系数，包括：

伺服驱动装置控制二维精密平台运动，使得PSD数据处理电路读取经安装误差角补偿后的PSD坐标点的坐标值，经安装误差角补偿后的PSD坐标点的坐标值接近(0,0)；

分别移动二维精密平台的机体坐标系的两轴，使X、Y轴分别产生R_i的位移，R_i取值多个，获得二维精密平台移动后的多个点的坐标值，i取值为大于0的自然数；

计算所述二维精密平台移动后的多个点经安装误差角补偿后的坐标；以及

基于所述经安装误差角补偿后的PSD坐标点的坐标值、二维精密平台移动后的多个点经安装误差角补偿后的坐标，计算PSD机体坐标系的X轴系数和Y轴系数。

5.一种PSD非线性畸变标定方法，其特征在于，在通过权利要求1至4任一所述方法标定PSD机体坐标系系数标定基础上进行非线性畸变标定，包括：

设置一定边长的网格，同时，令PSD机体坐标系零点作为二维精密平台移动的原点，所述网格覆盖PSD芯片；

获取PSD坐标真值，包括：通过伺服驱动装置控制二维精密平台以所述边长为步长进行运动进而带动PSD芯片以所述边长为步长进行运动，使得激光照射至PSD芯片在网格的各个顶点，基于所述步长记录PSD在网格的各个顶点的坐标真值；

获取PSD坐标读数，包括：在通过伺服驱动装置控制二维精密平台以所述边长为步长运动进而带动PSD芯片以所述边长为步长进行运动时，通过PSD数据处理电路读取PSD芯片在网格的各个顶点的经过安装角补偿和系数补偿后的坐标值，其中，安装角补偿包括安装滚转误差角补偿、安装方位误差角补偿和安装俯仰误差角补偿；

基于所述PSD坐标真值和所述PSD坐标读数，建立PSD芯片在网格各个顶点坐标误差模型；以及

对所述误差模型通过插值方法进行畸变补偿。