基于并联的非接触平面运动测量传感器设计及其误差分析

徐志刚，白鑫林，王军义，王　昊

(1．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳　110016；2．中国科学院大学，北京　100039)

0　引言

目前，航天器平面运动测量多采用惯性导航陀螺及视觉等测量方式来实现[1]，但是陀螺以及视觉测量装置测量频率较低，无法用于闭环反馈控制。现开发的测量频率较高的平面运动测量系统多为利用角度测量装置以及距离测量装置通过机构组合而构成的接触式测量系统，在一些运动精度要求较高，且不允许有运动干扰的系统中，测量系统自身机构的运动会给被测系统运动带来影响[2]，因此迫切要求一种新型的非接触式平面运动测量装置。

针对这一情况，文中提出一种新型非接触式并联平面激光测距传感器，通过组合测量与计算求解，得到模样件的位姿信息。激光测距传感器具有较高的测量精度[7]，但是影响总体精度的因素也有很多[3]，对主要的8个影响因素，用蒙特卡洛法进行了相同概率分布下的随机抽样，并根据所建立的误差数学模型，得到被测量误差的概率分布情况。最后以某一实际待测情况为例，用蒙特卡洛法进行了相同概率分布下的随机抽样，并根据所建立的误差数学模型，得到被测量误差的概率分布情况。

1　传感器测量原理与安装标定

1．1基本结构与测量原理

非接触式平面激光测距传感器由3个相同的激光测距传感器、安装基座和被测对象组成，如图1所示。

其测量原理为3个相同的非接触式激光测距传感器测量相对于安装基准的距离值，通过对所获测量数据的组合算法，从而实现对物体平面运动两个方向相对位移的测量及绕Z轴转动角度的测量。……