机械设计与制造第７期二２墨＝塑呈竺坐旦竺翌旦皇！！曼竺壁丝呈竺竺！鲨！旦竺兰ＱＱ２生２旦文章编号：１００１—３９９７（２００７）０７一００９８一０２
丽
燮激光跟踪测量技术在地铁检测中的应用
李迎伟李明张靓郁菁菁
（上海大学ＣＩＭＳ＆机器人中心，上海２０００７２）
ＴｅｃｈｎＯＩｏｇｙＯｆＩａｓｅｒｔｒａｃｋｅｒａｎｄｌｔｓａｐｐＩＩｃａｔｉｏｎｉｎｓｕｂｗａｙｔｒａｉｎ’ｓｔｅｓｔＩｎｇ
ＬＩＹｉｎｇ—ｗｅｉ，ＵＭｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ，ＹＵＪｉｎｇ＿ｊｉｎｇ
（ＣＩＭＳ＆ＲｏｂｏｔＣｅｎｔｅｒｏｆＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）中图分类号：ＴＨ７４文献标识码：Ａ
２０世纪６０年代，激光的问世堪称这个世纪物理学的重大进展之一，激光的高亮度、高相干性和高准直性，使得过去很多难以测量和不能测量的领域成为可能。无论是制造最快的汽车，最大的飞机，还是最精密的工装，都需要准确的测量手段来提高质量和效率。激光跟踪测量系统作为一种高精度大尺寸的测量仪器，因具有测量精度高（小于２０¨ｍ）、实时测量、便于移动、测量范围大（４０ｍ）等优点，在航空航天、汽车火车制造、轮船制造以及军事等技术密集型领域逐渐得到应用。本文主要以ＬｅｉｃａＬＴＤ８４０为载体，介绍激光跟踪测量系统的原理、优点及在制造业中的应用实例。
１ＬＴＤ８４０激光跟踪测量系统原理及性
能参数
１．１系统原理及组成
激光跟踪仪工作原理即波长为６３３纳米可见光的单频光外差法干涉。其实质上是一台激光干涉测距和自动跟踪的全站仪。
干涉测距是利用光学干涉法原理，通过测量干涉条纹的变化来测量距离的变化量，所以激光跟踪仪的ＩＦＭ（相对测量）只能测量相对距离。如需要测量跟踪头中心到空间点的绝对距离，必须给出一个基准距离。这也就像一般的ｃＭＭ（三坐标测量机）测量操作原理是一样的。传感器单元上的Ｂｉｒｄｂａｔｌｌ（鸟巢）到跟踪头中心的距离（基准距离）是已知的，当反射器从鸟巢内开始移动，ＩＦＭ测量出反射镜移动的相对距离，再加上基准距离就得到绝对距离。按照此理论，如果激光束被打断，则必须重新回到｝来稿日期：２００６—１ｌ一１７基点以重新初始化ＩＦＭ，这会对实际工作带来诸多不便。在ＬＴＤ８４０中增加了一个新的功能叫ＡＤＭ（绝对测量），绝对测量是根据斐索原理（用齿轮挡光测量光速，也即是光的偏振原理），通过测定反射光的光强最小来计算光所经过路径的时间，从而计算出绝对距离。因此ＡＤＭ可以自动重新初始化ＩＦＭ，但不能用于跟踪测量。
自动跟踪控制部分主要由位置检测器（ＰＳＤ）来完成。反射器反射回的光经过分光镜时，有一部分光进入位置检测器，当反射器移动时，这一部分光将会在位置检测器上产生一个偏移值，根据偏移值，位置检测器就会控制马达转动直到偏移值为零，从而达到跟踪的目
的。因此当反射器
在空间运动时，激
光跟踪头能一直跟
踪反射器。
激光跟踪仪的
基本组成如图ｌ所
示，基本上由激光跟
踪头、控制器、用户
计算机、反射器及测
量附件（Ｔ—Ｐｍｂｅ，Ｔ—
Ｓｃａｎ）等组成。
为了提高激光
跟踪仪的测量效率
图１激光跟踪仪结构图
万方数据