发布时间：2024-09-08 06:06:32 来源：三亿体育首页 作者：三亿体育app平台  浏览次数：29

　　贾康, 苏文军, 党锦龙, 石卫江, 刘志刚, 洪军. 一种基于脉冲光时钟同步的自动旋转激光经纬仪系统[J]. 机械工程学报, 2023, 59(10): 1-8.

　　随着大型装备的需求不断增加，对于大尺寸空间测量技术提供的新的挑战。常规的大尺寸空间测量仪器可分为集中式和离散式测量系统。然而，受制于现有R-LATs的工作原理，在测量场内所有测量传感器缺少统一的时钟，这从根本上限制了R-LATs的动态测量模型的精确构建及测量精度的提升。如能够将大尺寸测量场内的多个传感器的时钟统一，则有望将各个传感器的测量坐标面向统一的时间基准进行运动误差的估计与修正，从而提升多传感器之间协同动态测量的精度提升。基于此，西安交通大学洪军教授团队提出了一种基于脉冲光时钟同步的R-LATs架构，其通过增加外置光脉冲为测量场提供了统一的时间戳，由此确保R-LATs多测量传感器之间时钟的一致。他们的研究成果以题为《一种基于脉冲光时钟同步的自动旋转激光经纬仪系统》发表在《机械工程学报》2023年第10期。

　　简单有效且具有强容错性的同步光脉冲信号编码机制对于保证R-LATs约20~30Hz的测量频率至关重要。尤其是，发射机的激光面脉冲远远宽于同步基准光脉冲，存在激光面脉冲覆盖同步基准脉冲的可能性，造成同步基准脉冲信号的丢失等。因此，同步基准脉冲的时间编码机制设计必须保证其具有足够的鲁棒性与唯一的时间戳特性，以确保类似情形发生时R-LATs全场传感器时钟的统一机制。此外，同步基准脉冲的编码与解码必须足够简单，易于在系统上稳定实现，满足测量的实时性。基于此，设计以循环等差数列位为间隔的同步基准脉冲光编码机制。具体如图2所示 。

　　针对本研究提出的同步光R-LATs架构进行了三站位的实验，三站位发射机式R-LATs系统如图3所示。

　　由此确定出：一个完整的同步光编码循环周期约为7 200s，即约2小时，可保证各个传感器短时内采集信号时间戳的唯一性。同时，传感器与同步光都采用150 MHz的主频，能够保证系统的计数误差远小于公差d。

　　在某一测量时间段内，2个测量传感器和1个基准传感器的测量信号如图4所示，为清晰表达，对脉冲信号按照来源进行分离表示。同步基准脉冲信号的时间戳即其序号可以得到辨识。进而通过将3个传感器具有同一序号的同步基准脉冲信号进行对齐，实现传感器时钟的统一，由此可见本文提出的同步光R-LATs系统的有效性 。

　　本研究提出了同步光R-LATs架构及其计算模型。在去除每一发射机零位基准光的同时，增加了面向全测量场发射统一时间基准光脉冲的同步光和固定位置安装的基准传感器。同步光发射具备时间戳编码的脉冲光至对全体传感器，由此确保各传感器采集的时钟可基于相同时间戳的同步基准脉冲进行对齐，由此实现各传感器采集的脉冲时序在同一时钟下的坐标系计算 。

　　本研究提出的基于脉冲光时钟同步的R-LATs架构能够为R-LATs系统提供测量场内的多个传感器之间的统一时钟，结合卡尔曼滤波等运动轨迹算法，将大幅度提升多个传感器之间协同运动的测量精度，在车间AGV导航、大型装备零部件的实时运动对接装配、动态姿态跟踪等方面具有良好的应用前景 。

　　[2]端木琼，杨学友，邾继贵. 基于小二乘-卡尔曼滤波的wMPS系统跟踪定位算法研究[J]. 传感技术学报, 2012, 25(2)：236-239.

　　洪军， 西安交通大学数字化设计与制造团队学术带头人、教授、博士生导师，长江学者，现担任教育部科技委先进制造学部委员、中国机械工程学会常务理事、中国机械工程学会机械自动化分会主任、中国机械工程学会成组技术分会副主任、中国机械工程学会生产工程分会委员、中国机械工程卓越工程师教育联盟轮值副理事长等职务。近五年，先后领导并主持国家863目标导向课题“高性能数控机床模块化设计平台”1项，863重大项目子课题“箱体类精密工作母机共性前沿技术平台”1项，以及主持多项省部级及军工横向课题，参与专项创新平台2项，973课题1项等。 研究成果获得国家科技进步二等奖1项，国家技术发明二等奖1项，陕西省科技进步一等奖1项，上海市科技进步一等奖1项。以第一及通讯作者，发表高水平学术论文100余篇，SCI/EI收录80余篇；获国家发明专利授权49项，受理10项，国际发明专利受理2项；获国家软件著作权30项。将科研成果引入教学中，编写了“九五”、“十五”、“十一五”国家级规划教材《机械制造技术基础第3版》与《先进制造技术》，入选教育部“新世纪优秀人才”支持计划，获“中国机械工程学会青年科技成就奖”与“通用汽车中国高校创新科技人才奖”。

　　贾康， 博士，西安交通大学机械工程学院副研究员，硕士生导师，现任中国图学学会数字孪生专业委员会委员。近五年，主持并参与国家自然科学基金面上/青年项目、国家重点研发计划课题、博士后科学基金、陕西省重点产业链、国防十三五预研等10余项，获陕西省高等学校科学技术一等奖。主要从事数字化装配与大尺寸控件测量、装配精度数字孪生、复杂刀具CAD/CAM工业软件研究工作。发表SCI/EI论文20余篇，授权国家发明10余项，软件著作权10余项。

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。

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