大型望远镜主镜位姿解算与监测系统设计

准确解算与监控大望远镜主镜位姿是实现主镜位置控制，提高大望远镜成像质量的前提。根据大望远镜的主镜控制的需要，研制了大望远镜主镜位姿解算与监测系统。利用主镜底部安装的3个直线位移传感器，由主镜移动的几何位置关系实现轴向自由度Z，旋转自由度Rx、Ry的解算，利用主镜侧向安装的3个位移传感器，考虑了主镜材料温度变化，实现了轴向位移X、Y，镜温度导致的半径变化r的解算。利用虚拟仪器技术实现了对传感器数据的采集分析及实时监控，仿真出主镜位移变化的三维运动。在重复精度为平移误差小于1μm，角度偏转误差小于1 arcsec的Stewart平台上安装虚拟镜，安装底部和侧向传感器，解算与监测虚拟镜的各自由度位移并进行测试。结果表明：在位移X、Y、Z整个量程－2．2～2．2 mm内，解算与基准位移差在10μm以内。在旋转位移Rx、Ry整个量程－1500～1500 arcsec范围内，解算与基准位移差在15 arcsec内，满足大型望远镜解算位移及控制要求。