Крестообразная структура сечения лазерного пучка для измерения расстояния и ориентации манипулятора робота

Для автономного измерения расстояния манипулятора робота или робота в целом и его ориентации относительно некоторой базовой поверхности предлагается использовать оптико-электронную систему, состоящую из телекамеры и лазерного модуля на базе полупроводникового лазера с оптикой, формирующей крестообразную структуру поперечного сечения пучка излучения. При этом точку пересечения линий, формируемых на поверхности изделия структурированным в крест лазерным пучком, можно использовать для измерения расстояний, а угловые координаты линий – для измерения ориентации манипулятора относительно измерительной системы. Крестообразная структура лазерного пучка позволяет измерить два угла Эйлера, характеризующие угловое положение твёрдого тела в пространстве, – угол прецессии и угол нутации. Углы Эйлера измеряются по положению пересекающихся прямых – следов пересечения лазерных плоскостей с плоской поверхностью твердого тела. Были получены выражения, связывающие положения прямых в поле зрения телекамеры с углами прецессии и нутации. Структурированные лазерные пучки крестообразной формы и полученные результаты могут быть использованы при проектировании и оптимизации оптико-электронных систем позиционирования и ориентации космических аппаратов и исследовании пространственных форм колебаний конструкций.