三维跟踪反射镜驱动电机的伺服控制

引言 在基于多边法的激光跟踪三维坐标测量系统中，三路(或三路以上)激光跟踪干涉仪同时跟踪运动目标，由激光跟踪干涉仪的读数通过计算得到目标的三维坐标。为实现对运动目标的自动跟踪，需要使激光跟踪干涉仪中的跟踪反射镜(以下简称跟踪镜)做三维转动。本文将介绍一种使用两个微型直流电机对跟踪镜进行驱动的自动跟踪伺服控制原理[1,2]。激光跟踪干涉仪的工作原理 图1(a)为激光跟踪干涉仪的工作原理示意图。目标镜(猫眼逆反射器)随运动目标运动，它可将激光头发出的入射光束按原光路反射回去。反射回来的光束(与入射光束偏离很小)经跟踪镜、分光镜后，一部分进入激光头与参考光(图中未示出)产生干涉，得到与目标镜三维坐标有关的相对长度变动量；另一部分则射到位置敏感元件PSD上，产生两路偏差信号Δd(Δu)(图1中只画出一路信号和一个电机)。若跟踪处于平衡状态，则Δu=0，电机及跟踪镜也就不动，否则由控制两个回转轴线相互垂直、相交的驱动电机(见图1b)转动，通过改变三维跟踪镜的朝向，力图使偏差信号趋于零而实现对运动目标的自动跟踪。