本實用新型涉及儀器檢測技術領域，尤其涉及一種激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置。

背景技術：

激光跟蹤儀，其對合作目標坐標的高精度測量是以激光跟蹤為基礎的。跟蹤儀只有具有非常好的跟蹤能力才能在工業(yè)現(xiàn)場發(fā)揮出大尺寸精密測量的巨大潛力。準確高效的測試跟蹤儀的跟蹤能力能為跟蹤性能的提高和儀器的恰當使用提供重要的參考依據(jù)。由于激光跟蹤儀的跟蹤頭采用能夠方位旋轉和俯仰旋轉的二維轉臺實現(xiàn)對目標的跟蹤，因而完整的跟蹤測試裝置要求既能測試跟蹤儀的一維跟蹤能力又能測試跟蹤儀的二維跟蹤能力，前者重點為跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)化和跟蹤策略的改進提供評估手段，后者重點為用戶在大尺寸測量空間操作合作目標提供參考和約束。然而，目前的跟蹤能力測試裝置對一維的跟蹤能力測試還不夠完善，常見的是將激光跟蹤儀置于固定的圓弧軌道的圓心處，通過控制目標靶球在圓弧軌道上運動，從而實現(xiàn)對激光跟蹤儀一維能力的測試過程，但是由于圓弧軌道是提前固定設置的，此種測試過程不能實現(xiàn)激光跟蹤儀在不同半徑的圓弧軌跡下的跟蹤能力測試，不能有效的評價激光跟蹤儀的跟蹤能力。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本實用新型提供一種激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，用于解決現(xiàn)有激光跟蹤儀跟蹤檢測裝置不能實現(xiàn)可變半徑的標準圓弧軌跡測試、不能有效評價激光跟蹤儀跟蹤能力的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，包括一維跟蹤能力測試模塊，所述一維跟蹤能力測試模塊包括長直線電機平臺和短直線電機平臺，所述長直線電機平臺上設有長直線導軌，所述長直線導軌上滑動連接所述短直線電機平臺，所述短直線電機平臺上設有與所述長直線導軌垂直的短直線導軌，所述短直線導軌上滑動連接設有靶球的固定座；所述長直線電機平臺和所述短直線電機平臺均與控制單元連接。

其中，還包括二維跟蹤能力測試模塊，所述二維跟蹤能力測試模塊包括支撐架、旋轉電機和旋轉臂，所述支撐架的頂端設有所述旋轉電機，所述旋轉電機的輸出軸垂直連接所述旋轉臂，所述旋轉臂的頂端連接靶球座；所述旋轉電機與所述控制單元連接。

其中，所述旋轉臂設有兩個，兩個所述旋轉臂相對所述輸出軸的軸線對稱布置。

其中，所述控制單元為電控單元。

其中，所述旋轉臂為可伸縮式的旋轉臂。

(三)有益效果

本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，相比于現(xiàn)有技術具有以下特點：

1、本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過長直線電機平臺和短直線導軌平臺的有機配合，能夠使得能力測試裝置的一維跟蹤能力測試模塊上的靶球的運動軌跡為標準圓弧，通過控制單元對長直線電機平臺和短直線電機平臺的控制，可以實現(xiàn)靶球的不同半徑的圓弧運動，從而實現(xiàn)可變半徑的標準圓弧軌跡的一維跟蹤能力測試，進而更有效的實現(xiàn)對激光跟蹤儀的評價；

2、本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，一維跟蹤能力測試模塊在將長直線電機平臺的放置位置不同，可以實現(xiàn)對水平、豎直的一維跟蹤的綜合能力測試，為評價激光跟蹤儀提供有效的數(shù)據(jù)；

3、本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過二維跟蹤能力測試模塊能夠實現(xiàn)對二維跟蹤能力的測試，從而使得測試裝置既能對一維跟蹤能力進行測試又能對二維跟蹤能力進行測試，并通過一維和二維的兩種狀態(tài)，能夠對激光跟蹤儀進行較為綜合以及全面的評價，既能為儀器開發(fā)人用提供重要分析決策數(shù)據(jù)，又能為儀器使用人員提供重要的參考數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置的組成示意圖；

圖2為本實用新型提供的激光跟蹤儀方位跟蹤能力測試的示意圖；

圖3為本實用新型提供的激光跟蹤儀俯仰跟蹤能力測試的示意圖；

圖4為本實用新型提供的激光跟蹤儀測距響應能力測試的示意圖；

圖5為本實用新型提供的激光跟蹤儀二維跟蹤能力測試的示意圖；

圖中，100：一維跟蹤能力測試模塊；200：二維跟蹤能力測試模塊；1：長直線電機平臺；2：短直線電機平臺；3：長直線導軌；4：短直線導軌；5：固定座；6：控制單元；7：支撐架；8：旋轉電機；9：旋轉臂；10：靶球座；11：激光跟蹤儀；12：光學平臺；13：靶球。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施方式。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本實用新型提供一種激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，用于解決現(xiàn)有激光跟蹤儀跟蹤檢測裝置不能實現(xiàn)可變半徑的標準圓弧軌跡測試、不能有效評價激光跟蹤儀跟蹤能力的問題。

如圖1、2、3所示，本實用新型實施例中提供一種激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，包括一維跟蹤能力測試模塊100，一維跟蹤能力測試模塊100包括長直線電機平臺1和短直線電機平臺2，長直線電機平臺1上設有長直線導軌3，長直線導軌3上滑動連接短直線電機平臺2，短直線電機平臺2上設有與長直線導軌3垂直的短直線導軌4，短直線導軌4上滑動連接設有靶球的固定座5；長直線電機平臺1和短直線電機平臺2均與控制單元6連接。進一步的，為了通過控制長直線電機平臺1和短直線電機平抬2實現(xiàn)固定座5上靶球13的運動，控制單元6采用電控單元。本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，利用兩臺直線電機通過數(shù)學分解與合成的方式能夠產(chǎn)生直徑可變的標準圓弧，能夠在大范圍內測試激光跟蹤儀的一維跟蹤能力；此外，該測試裝置在進行一維跟蹤能力測試過程中，長直線電機平臺水平放置時，能夠實現(xiàn)方位跟蹤能力測試，長直線電機平臺豎直放置時，能夠實現(xiàn)俯仰跟蹤能力測試。

本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過長直線電機平臺1和短直線導軌平臺2的有機配合，能夠使得能力測試裝置的一維跟蹤能力測試模塊上的靶球的運動軌跡為標準圓弧，通過控制單元6對長直線電機平臺1和短直線電機平臺2的控制，可以實現(xiàn)固定座5上靶球的不同半徑的圓弧運動，從而實現(xiàn)可變半徑的標準圓弧軌跡的一維跟蹤能力測試，進而更有效的實現(xiàn)對激光跟蹤儀的評價。此外，本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，一維跟蹤能力測試模塊在將長直線電機平臺的放置位置不同，可以實現(xiàn)對水平、豎直的一維跟蹤的綜合能力測試，為評價激光跟蹤儀提供有效的數(shù)據(jù)。

本實施例中，本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置通過一維跟蹤能力測試模塊100進行一維跟蹤能力測試，一維跟蹤能力測試過程中，將長直線電機平臺水平放置，完成方位跟蹤極限測試。具體的，該方位跟蹤極限測試包括如下步驟：

S11、將長直線電機平臺1水平放置在光學平臺12上；

S12、將激光跟蹤儀11水平放置在基座(圖中未示出)上，調整基座的高度，使得激光跟蹤儀11的反射鏡中心與固定座5上靶球的球心等高；調整基座的位置，使得激光跟蹤儀11與固定座5上靶球的水平距離為預設值；

S13、啟動控制單元6，控制長直線電機平臺1和短直線電機平臺2協(xié)同運動，分別實現(xiàn)短直線電機平臺2與長直線導軌3的相對運動和固定座5與短直線導軌4的相對運動，從而使得固定座5上靶球的運動軌跡為水平圓弧，并通過控制單元6實現(xiàn)固定座5上靶球13沿水平圓弧進行較低速的往復運動；

S14、固定座5上靶球13完成n(n≥1)次往復運動后，分別增加一次固定座5上靶球的速度和加速度，并記錄每次固定座5上靶球13的速度和加速度；

S15、重復S14的步驟，直到激光跟蹤儀11的跟蹤頭不能實現(xiàn)對所述固定座5上靶球13的跟蹤；

S16、對能夠實現(xiàn)跟蹤的最大的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在最大的速度和加速度下進行至少2n次往復運動，若是復現(xiàn)激光跟蹤儀11對固定座5上靶球13的跟蹤，則最大的速度和加速度即為方位跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；可以理解的是，在進行復核時，為了能夠保證復核準確性，以及保證確定的跟蹤極限的準確性，復核時要進行至少2n次的往復運動，即復核時往復運動的次數(shù)要為S14中的初次往復運動次數(shù)的2倍以上；

S17、對能夠實現(xiàn)跟蹤的次一級的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在次一級的速度和加速度下進行至少2n次往復運動，若是復現(xiàn)激光跟蹤儀11對固定座5上靶球的跟蹤，則次一級的速度和加速度即為方位跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；

S18、重復步驟S17，直至確定出方位跟蹤極限。

本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過一維跟蹤能力測試模塊的長直線導軌水平放置，并在控制單元的控制作用下，實現(xiàn)對方位跟蹤能力的測試，從而確定出方位跟蹤極限，以便為評價激光跟蹤儀提供有效的數(shù)據(jù)。

本實施例中，方位跟蹤極限確定之后，還包括如下步驟：

S19、計算方位跟蹤極限的速度偏差絕對值和加速度偏差絕對值，并將所述速度偏差絕對值與所述方位跟蹤極限的速度的比值和所述加速度偏差絕對值與所述方位跟蹤極限的加速度的比值作為方位相對跟蹤能力的評價標準；其中，速度偏差絕對值為通過復核的固定座5上靶球的速度與激光跟蹤儀11輸出的速度的差值的絕對值；加速度偏差為通過復核的固定座5上靶球的加速度與激光跟蹤儀11輸出的加速度的差值的絕對值。

本實用新型測試裝置的測試方法中對激光跟蹤能力的評價可以分為兩級，一個就是通過確定的跟蹤儀正常工作的跟蹤能力，即作為合作目標的靶球以多大速度、加速度運動時，跟蹤儀能正常輸出坐標值；另一個即為跟蹤極限確定后的速度偏差值、加速度偏差值；通過兩方面對激光跟蹤儀的跟蹤能力進行評價，既能為儀器開發(fā)人員提供重要分析決策數(shù)據(jù)，又能為儀器使用人員的使用提供使用的基礎數(shù)據(jù)。

本實施例中，一維跟蹤能力測試還包括俯仰跟蹤極限測試，俯仰跟蹤極限測試包括如下步驟：

S11＇、將長直線電機平臺1豎直放置；

S12＇、將激光跟蹤儀11水平放置在基座上，調整基座的位置，使得激光跟蹤儀11與固定座5上靶球的水平距離為預設值；

S13＇、啟動控制單元，控制長直線電機平臺1和短直線電機平臺2協(xié)同運動，分別實現(xiàn)短直線電機平臺2與長直線導軌3的相對運動和固定座5與短直線導軌4的相對運動，從而使得固定座5上靶球13的運動軌跡為水豎直圓弧，并通過控制單元6實現(xiàn)固定座5上靶球13沿豎直圓弧進行較低速的往復運動；

S14＇、固定座5上靶球完成n＇(n＇≥1)次往復運動后，分別增加一次固定座5上靶球13的速度和加速度，記錄固定座5上靶球13的速度和加速度；

S15＇、重復S14＇的步驟，直到激光跟蹤儀11的跟蹤頭不能實現(xiàn)對所述靶球的跟蹤；

S16＇、對能夠實現(xiàn)跟蹤的最大的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在最大的速度和加速度下進行至少2n＇次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)對固定座5上靶球13的跟蹤，則最大的速度和加速度即為俯仰跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；可以理解的是，在進行復核時，為了能夠保證復核準確性，以及保證確定的跟蹤極限的準確性，復核時要進行至少2n＇次的往復運動，即復核時往復運動的次數(shù)要為S14中的初次往復運動次數(shù)的2倍以上；

S17＇、對能夠實現(xiàn)跟蹤的次一級的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在次一級的速度和加速度下進行至少2n＇次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)固定座5上靶球13的跟蹤，則次一級的速度和加速度即為俯仰跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；

S18＇、重復步驟S17＇，直至確定出俯仰跟蹤極限。

本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過一維跟蹤能力測試模塊的長直線導軌豎直放置，并在控制單元的控制作用下，實現(xiàn)對方位跟蹤能力的測試，從而確定出俯仰跟蹤極限，以便為評價激光跟蹤儀提供有效的數(shù)據(jù)。

本實施例中，俯仰跟蹤極限確定之后，還包括如下步驟：

S19＇、計算俯仰跟蹤極限的速度偏差絕對值和加速度偏差絕對值，并將速度偏差絕對值與俯仰跟蹤極限的速度的比值和加速度偏差絕對值與俯仰跟蹤極限的加速度的比值作為俯仰相對跟蹤能力的評價標準；速度偏差絕對值為通過復核的固定座5上靶球13的速度與激光跟蹤儀11輸出的速度的差值的絕對值；加速度偏差為通過復核的固定座5上靶球13的加速度與激光跟蹤儀11輸出的加速度的差值的絕對值。

本實用新型提供的激光跟蹤能力測試裝置，將一維狀態(tài)下方位和俯仰的跟蹤極限的偏差絕對值與跟蹤極限的比值一維狀態(tài)下相對跟蹤能力的評價標準，比值越小，則跟蹤能力越好，通過該評價標準，可以有效評價激光跟蹤儀11的一維狀態(tài)的跟蹤能力。

如圖4所示，本實施例中，一維跟蹤能力測試還包括測距響應能力測試，測距響應能力測試包括如下步驟：

S11＂、將長直線電機平臺1水平放置在光學平臺12上；

S12＂、將激光跟蹤儀11水平放置在基座上，調整基座的高度，使得激光跟蹤儀11的反射鏡中心與固定座5上靶球13的球心等高；調整基座的位置，使得激光跟蹤儀11與固定座5上靶球13的水平距離為預設值；

S13＂、啟動控制單元，控制長直線電機平臺1單獨運動，使得固定座5上靶球13沿水平直線進行較低速的往復運動；

S14＂、固定座5上靶球完成N(N≥1)次往復運動后，分別增加一次固定座5上靶球13的速度和加速度，記錄固定座5上靶球13的速度和加速度；

S15＂、重復S14＂的步驟，直到激光跟蹤儀11的跟蹤頭不能實現(xiàn)對固定座5上靶球13的跟蹤；

S16＂、對能夠實現(xiàn)跟蹤的最大的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在最大的速度和加速度下進行至少2N次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)固定座5上靶球的跟蹤，則最大的速度和加速度即為測距響應的跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；可以理解的是，在進行復核時，為了能夠保證復核準確性，以及保證確定的跟蹤極限的準確性，復核時要進行至少2N次的往復運動，即復核時往復運動的次數(shù)要為S14中的初次往復運動次數(shù)的2倍以上；

S17＂、對能夠實現(xiàn)跟蹤的次一級的速度和加速度進行復核，固定座5上靶球在次一級的速度和加速度下進行至少2N次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)固定座5上靶球的跟蹤，則次一級的速度和加速度即為測距響應的跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；

S18＂、重復步驟S17＂，直至確定出測距響應的跟蹤極限。

本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過一維跟蹤能力測試模塊的長直線電機平臺水平放置，控制單元控制長直線電機平臺單獨作用，實現(xiàn)對測距響應跟蹤能力的測試，從而確定出測距相應的跟蹤極限，以便為儀器開發(fā)人員評價激光跟蹤儀提供有效的數(shù)據(jù)。

如圖5所示，本實施例中，本實用新型提供的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置還包括二維跟蹤能力測試模塊200，二維跟蹤能力測試模塊200包括支撐架7、旋轉電機8和旋轉臂9，支撐架7的頂端設有旋轉電機8，旋轉電機8的輸出軸垂直連接旋轉臂9，旋轉臂9的頂端連接靶球座10；旋轉電機8與控制單元6連接。更進一步的，為了保持力矩的平衡，旋轉臂9設有兩個，兩個旋轉臂9相對旋轉電機8的輸出軸的軸線對稱布置。此外，為了實現(xiàn)靶球座10上靶球的運動軌跡為不同的圓形，旋轉臂9設計為可伸縮式的旋轉臂，通過改變旋轉臂的長度，實現(xiàn)不同直徑狀態(tài)的圓形軌跡。

本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過二維跟蹤能力測試模塊200能夠實現(xiàn)對二維跟蹤能力的測試，在控制單元的控制下，旋轉電機8帶動旋轉臂9在豎直平面內做圓周運動，靶球座10上靶球13產(chǎn)生方位、俯仰方向上的速度和加速度，從而使得其繞著輸出軸的軸線做圓周運動，完成對激光跟蹤儀的二維跟蹤能力測試；激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置既能通過一維跟蹤能力測試模塊對一維跟蹤能力進行測試又能通過二維跟蹤能力測試模塊對二維跟蹤能力進行測試；通過對一維和二維的兩種狀態(tài)下的測試結果，能夠對激光跟蹤儀進行較為綜合以及全面的評價。

具體的，二維跟蹤能力測試包括如下步驟：

S21、將激光跟蹤儀11水平放置在基座上，調整基座的高度，使得激光跟蹤儀11的反射鏡中心與旋轉電機8的中心等高；調整基座的位置，使得反射鏡中心與旋轉電機8的中心的連接線垂直于旋轉臂9；

S22、啟動控制單元6，控制旋轉電機8動作，旋轉電機8的輸出軸在旋轉電機8的電動下旋轉，與輸出軸垂直連接的旋轉臂9圍繞輸出軸做圓周運動，則靶球座10上靶球的運動軌跡為豎直平面上的圓周運動，并通過控制單元實現(xiàn)靶球座10上靶球沿圓周進行較低速的往復運動；

S23、靶球座10上靶球完成N＇(N＇≥1)次往復運動后，分別增加一次靶球座10上靶球的速度和加速度，記錄靶球座10上靶球的速度和加速度；

S24、重復S23的步驟，直到激光跟蹤儀11的跟蹤頭不能實現(xiàn)對靶球座10上靶球的跟蹤；

S25、對能夠實現(xiàn)跟蹤的最大的速度和加速度進行復核，靶球座10上靶球在最大的速度和加速度下進行至少2N＇次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)靶球座10上靶球的跟蹤，則最大的速度和加速度即為二維跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；可以理解的是，在進行復核時，為了能夠保證復核準確性，以及保證確定的跟蹤極限的準確性，復核時要進行至少2N＇次的往復運動，即復核時往復運動的次數(shù)要為S14中的初次往復運動次數(shù)的2倍以上；

S26、對能夠實現(xiàn)跟蹤的次一級的速度和加速度進行復核，靶球座10上靶球在次一級的速度和加速度下進行至少2N＇次往復運動，若是激光跟蹤儀11復現(xiàn)靶球座10上靶球的跟蹤，則次一級的速度和加速度即為二維跟蹤極限；若是不能復現(xiàn)，則進行下一步；

S27、重復步驟S26，直至確定出二維跟蹤極限。

本實施例中，二維跟蹤極限確定之后，還包括如下步驟：

S28、計算二維跟蹤極限的速度偏差絕對值和加速度偏差絕對值，并將速度偏差絕對值與二維跟蹤極限的速度的比值和加速度偏差絕對值與二維跟蹤極限的加速度的比值作為二維的相對跟蹤能力的評價標準；速度偏差絕對值為通過復核的靶球座10上靶球的速度與激光跟蹤儀11輸出的速度的差值的絕對值；加速度偏差為通過復核的靶球座10上靶球的加速度與激光跟蹤儀11輸出的加速度的差值的絕對值。

可以理解的是，二維狀態(tài)下的跟蹤能力測試過程中，旋轉電機的作用下，作為目標的靶球產(chǎn)生豎直平面上的方位、俯仰方向的速度、加速度矢量，且激光跟蹤儀也是分別輸出方位、俯仰方向上的速度、俯仰加速度，在確定二維跟蹤極限之后，應首次通過靶球座10上靶球的方位、俯仰方向上的速度和加速度求得二維跟蹤極限的合速度和合加速度，通過激光跟蹤儀11輸出的方位、俯仰方向上的速度和加速度求得此時激光跟蹤儀11輸出的合速度和合加速度，再通過靶球座10上靶球的合速度以及激光跟蹤儀11的合速度計算出二者的速度偏差值，通過靶球座10上靶球的合加速度以及激光跟蹤儀11的合加速度計算出二者的加速度偏差絕對值。

本實用新型的激光跟蹤儀跟蹤能力測試裝置，通過一維跟蹤能力測試模塊，能夠實現(xiàn)直徑可變的標準圓弧，能夠在大范圍內測試激光跟蹤儀的方位、俯仰一維跟蹤能力；通過二維跟蹤能力測試模塊，通過旋轉電機和旋轉臂，能夠進行大范圍內的二維跟蹤能力測試；測試過程中不僅得出相應的跟蹤極限，還根據(jù)跟蹤極限確定出速度偏差值與目標速度的比值以及加速度偏差絕對值與目標加速度的比值；兩方面的評價，既能為儀器開發(fā)人用提供重要分析決策數(shù)據(jù)，又能為儀器使用人員提供重要的參考數(shù)據(jù)。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。