激光跟踪仪
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激光跟踪仪应用场景激光跟踪仪是一种利用激光技术来实现精确跟踪和定位的设备,广泛应用于各个领域。
它的主要原理是利用激光束对目标进行扫描和测量,通过接收反射回来的激光信号来确定目标的位置和运动状态。
激光跟踪仪具有高精度、高速度、非接触性等特点,因此被广泛应用于航天、军事、工业制造、医疗和娱乐等领域。
在航天领域,激光跟踪仪被用于对航天器进行定位和测量。
通过激光束的扫描和测量,可以准确确定航天器的位置和运动轨迹,为航天任务的实施提供重要的参考数据。
例如,在卫星发射过程中,激光跟踪仪可以实时监测卫星的位置和姿态,确保卫星按照预定的轨道正确发射。
此外,激光跟踪仪还可以用于对航天器的姿态控制和空间导航,提高航天器的定位精度和导航能力。
在军事领域,激光跟踪仪被广泛应用于目标跟踪和导航。
通过激光束的扫描和测量,可以实时跟踪和定位目标,为军事作战提供重要的支持。
例如,在导弹系统中,激光跟踪仪可以实时锁定目标,提供导弹的引导和控制信号,确保导弹精确命中目标。
此外,激光跟踪仪还可以用于无人机的导航和自动驾驶,提高无人机的飞行精度和自主能力。
在工业制造领域,激光跟踪仪被用于精确测量和定位。
通过激光束的扫描和测量,可以实时测量和定位工件,提高生产线的精度和效率。
例如,在汽车制造中,激光跟踪仪可以用于汽车零件的测量和定位,确保零件的尺寸和位置符合要求。
此外,激光跟踪仪还可以用于机械加工和装配过程中的定位和校准,提高产品的质量和可靠性。
在医疗领域,激光跟踪仪被用于手术导航和疾病诊断。
通过激光束的扫描和测量,可以实时跟踪和定位手术器械和病灶,提高手术的精确性和安全性。
例如,在脑部手术中,激光跟踪仪可以实时监测手术器械的位置和姿态,帮助医生准确定位和操作。
此外,激光跟踪仪还可以用于疾病的诊断和治疗,通过激光束的扫描和测量,可以定位和定量分析病灶,为疾病的早期发现和治疗提供重要的依据。
在娱乐领域,激光跟踪仪被用于虚拟现实和增强现实技术。
系列激光跟踪仪安全操作及保养规程前言激光跟踪仪是一种非常便利的仪器,在科学研究、工业生产、医学健康等领域都有着广泛的应用。
但是,我们在使用激光跟踪仪的时候,也要注意到其安全性。
本文将介绍系列激光跟踪仪的安全操作及保养规程,希望能帮助大家正确地使用这种仪器,保障自身和他人的安全。
安全操作规程1. 佩戴防护眼镜激光跟踪仪发射出的激光光束可能会对眼睛造成伤害。
因此,在操作激光跟踪仪时,必须佩戴符合标准的防护眼镜,保护眼睛不受激光束的侵害。
2. 空间清晰,无人员干扰在激光跟踪仪进行工作时,需要保证工作场地空间的清晰,没有杂乱物件对其进行干扰。
同时,严禁有未经授权的人员进入工作区域,避免发生人体伤害。
3. 正确安装和调试在使用激光跟踪仪前,需要对其进行正确的安装和调试,确保激光跟踪仪工作正常。
安装需要按照说明书中的相关要求进行操作,严禁漏装或调整不当。
4. 开始操作前核对参数在操作激光跟踪仪前,需要核对仪器的参数是否符合要求,确保仪器可以正常工作。
操作过程中,也需要对仪器的参数进行监控,确保其稳定性。
5. 注意维护保养激光跟踪仪作为高精密仪器,需要定期维护保养。
需要定期清洁、校准,并进行日常保养,保持仪器最佳工作状态。
同时,也需要注意存储条件,避免外部环境影响对其产生影响。
6. 注意事项在操作激光跟踪仪时,也需要注意其它事项,比如建议在带有机械防护的设备上放置重要的元器件和仪器、避免身上有金属物等,这些都可以防止不必要的伤害。
保养规程1. 定期清洁在激光跟踪仪平时工作时,会逐渐污染,需要定期清洁。
具体清洁方法要根据不同的型号和品牌来进行操作,需要参考相应的说明书进行清洁。
2. 定期检查校准在使用激光跟踪仪时,也需要注意校准。
定期进行检查和校准,确保其精度符合要求,并避免因校准不足造成的误差。
3. 存储保养在存储激光跟踪仪时,需要注意存储环境,尽量避免潮湿和高温等环境。
如果是不长期使用,还需要注意封存仪器,避免灰尘等杂质进入。
新一代激光跟踪仪安全操作及保养规程激光跟踪仪是一种专业测量仪器,广泛应用于土木工程、地质勘探、矿山开采等领域。
由于其使用特殊的激光技术,因此需要特别注意安全操作和日常保养,下文将详细介绍新一代激光跟踪仪的安全操作及保养规程。
安全操作1. 仪器存储在使用激光跟踪仪前,首先要注意仪器的存储。
建议将仪器存放在干燥、通风、无尘和避光的地方,避免阳光直射和潮湿环境,确保仪器的正常运作。
2. 设备检查在使用激光跟踪仪前需要进行设备检查,以确保仪器的正常运作。
检查内容如下:1.检查仪器的配件是否齐全,如激光发射器、接收器、三脚架等。
2.检查仪器是否存在外部磨损、腐蚀等损坏现象。
3.检查仪器电源状态,是否充电充足或者电池能否正常供电。
3. 安全操作规程在使用激光跟踪仪时,需要遵守以下安全操作规程:1.确保工作区域内无人员,且设备周围无障碍物。
2.手持激光发射器时,不要直接对准人眼,使用时应带上激光安全镜。
3.在使用仪器时,不要过度弯曲和拉扯设备电缆,避免损坏电缆造成危险。
4.不要在激光发射器和接收器上涂抹任何化学药品或液体,避免发生化学反应。
4. 操作事项在使用激光跟踪仪时,需要注意以下操作事项:1.操作仪器时,需要轻拿轻放,避免对设备造成冲击。
2.操作前需要将仪器平放,并打开调平器,确保仪器水平。
3.在使用激光跟踪仪时,需要保证测量对象在射程范围内,避免误差发生。
日常保养激光跟踪仪的日常保养对于仪器的正常运作十分重要,以下是日常保养的规程:1. 清洁维护在使用完激光跟踪仪后,需要及时进行清洁维护。
建议使用干燥的棉布,轻轻擦拭设备表面和镜头,保证无尘,避免因粉尘进入设备而影响仪器的运作。
2. 存储在日常保养中,需要注意仪器的存储问题。
建议将激光跟踪仪存放在干燥、通风、无尘、避光且温度适宜的地方,避免日晒雨淋和潮湿环境。
同时,建议定期开机,避免长时间不使用而造成电池寿命损耗。
3. 配件检查激光跟踪仪的配件也需要定期检查,尤其是电池和电缆。
激光跟踪仪品牌仪器安全操作及保养规程前言激光跟踪仪是一种高精度测量仪器,广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域。
然而,由于其高能激光光束的使用,不当操作可能会导致安全事故的发生。
因此,正确的操作和保养非常关键。
本文将介绍激光跟踪仪品牌仪器的安全操作和保养规程,以确保仪器的正常运行,同时保护人员安全。
安全操作规程1. 个人保护措施在操作激光跟踪仪时,应注意以下几点:1.穿戴合适的个人防护装备,包括防护眼镜、手套和耳塞等。
防护眼镜应符合相关国家标准。
2.在操作激光跟踪仪时,不要使用手指、棍棒等物品触摸或捕捉激光光束。
3.不要向光源看,以防止伤害眼睛。
2. 仪器操作在使用激光跟踪仪时,应注意以下几点:1.在打开激光跟踪仪之前,必须检查所有的电缆、回路和螺丝是否牢固,以防止故障和安全问题。
2.在使用激光跟踪仪进行测量时,应确保仪器稳定、平稳运行,并避免碰撞。
3.在操作仪器时,不要向光源直接透视,避免不必要的伤害。
3. 紧急情况处理在紧急情况下,应立即做出响应:1.在发现问题时,应立即停用仪器,并采取安全措施。
2.在仪器发生故障或安全问题时,应及时联系售后服务或专业机构维修。
保养规程1. 光源保护在使用激光跟踪仪时,应注意保护激光光源,并按照以下步骤进行保养:1.定期检查激光器是否运行正常,检查光源是否稳定。
2.定期清洁激光光源内部和外部的镜头。
3.定期更换激光光源和其他相关部件。
2. 电气保护在使用激光跟踪仪时,应注意保护电气系统,并按照以下步骤进行保养:1.定期检查电气系统的供电电压和电流。
2.定期检查电路和电缆的连接情况,以确保安全可靠。
3.定期检查仪器接地情况是否良好。
3. 环境保护在使用激光跟踪仪时,应注意保护仪器环境,按照以下步骤进行保养:1.定期检查仪器周围的环境是否符合要求。
在使用仪器时,应保持良好的通风条件。
2.定期清理仪器周围的灰尘和杂物,以确保仪器运行正常。
3.定期对仪器进行维护保养,以确保其性能和可靠性。
激光跟踪检测仪安全操作及保养规程前言激光跟踪检测仪是一种高精度仪器,在各种工业领域应用非常广泛。
正确的操作和保养可以将其稳定性和寿命最大化,同时可以最大程度降低操作过程中的安全风险。
本文将介绍如何正确地操作激光跟踪检测仪以及如何对其进行保养,以保证其最佳的性能和安全性。
安全操作规程1. 确保仪器放置在安稳的地方激光跟踪检测仪需要放置在充分稳定的平台上,以确保仪器的平稳运行和正常工作。
在放置激光跟踪检测仪时,应该确保其底座平稳并且固定。
2. 使用合适的安全装置在激光跟踪检测仪使用过程中,应该随时使用合适的安全装置,以防止可能出现任何危险。
如果激光跟踪检测仪需要进行维护和清洁,需要满足必要的安全要求,并使用合适的防护装置,以确保人员的安全。
3. 防止眼睛对激光器的暴露在任何情况下,用户应该防止自己的眼睛直接暴露在激光器的光束中。
在操作时,遵循以下几点操作规程:•在使用的时候,保持激光跟踪检测仪罩门关闭•防止任何未经授权的人员或其他物品进入激光跟踪检测仪的范围•使用可视化的界面来观察任何与激光跟踪检测仪有关的状态变化4. 正确使用电源和电缆用户应该确保选择合适的电源,并将电源与激光跟踪检测仪正确连接。
在电缆的使用过程中,保持电缆无过多的皱褶,避免践踏或绊倒。
5. 避免危险在任何情况下,都需要保护仪器免受损坏,防止仪器被外面的物品卡住或损坏。
确保在激光跟踪检测仪的工作环境中,物品不会因突然移动而碰到仪器。
6. 保持通风良好在激光跟踪检测仪周围保持通风良好,以确保其能够正常工作。
同时,防止在工作过程中出现过度的灰尘或污垢,可以使用布或尘埃罩来维护激光跟踪检测仪的清洁。
保养规程1. 清洁在使用激光跟踪检测仪的过程中,由于灰尘和污垢等原因,可能会导致仪器的性能下降。
因此,在使用完毕后,需要使用干净的布或软刷进行日常清洁,以确保其能够正常工作。
除此之外,在每次使用前后及每年至少一次应进行标准的维护与硬件清洁,以确保其最佳的性能和安全性。
激光跟踪仪原理
激光跟踪仪是一种使用激光束来跟踪目标物体的仪器。
它的工作原理基于激光的特性以及光的传播规律。
激光跟踪仪的主要组成部分包括激光发射器、接收器和信号处理器。
激光发射器发射一束激光光束,经过透镜成为平行光束,并照射到目标物体上。
当激光光束碰撞到目标物体上时,会产生反射或散射。
这些反射或散射的光被接收器接收,并转换成电信号。
接收器将电信号传输给信号处理器进行处理。
在信号处理器中,会对接收到的电信号进行分析和处理,以确定目标物体的位置、方向和运动状态。
通过计算出目标物体相对于激光跟踪仪的偏移角度和距离,可以实现对目标物体的精确定位和跟踪。
激光跟踪仪的工作原理基于三角测量原理和光的传播速度。
通过测量激光光束从激光发射器到目标物体再到接收器的时间差,可以计算出目标物体与激光跟踪仪之间的距离。
结合光束在空间中的角度信息,可以计算出目标物体的具体位置。
激光跟踪仪具有精确度高、反应速度快、适用于远距离测量等优点,在工业、航空航天等领域有着广泛的应用。
通过激光跟踪仪可以实现目标物体的检测、定位、跟踪和测量等功能,为各种应用提供了可靠的技术支持。
激光跟踪仪工作原理-回复激光跟踪仪(Laser Tracker)是一种广泛应用于精密测量和三维坐标测量领域的仪器。
它能够通过激光光束实时跟踪目标并测量其位置和姿态,具有高精度和高稳定性的特点。
在本文中,我们将介绍激光跟踪仪的工作原理,并逐步解释其实现精密测量的过程。
一、激光测距原理激光跟踪仪的工作原理基于激光测距技术。
激光是一种特殊的光源,具有高度的方向性、单色性和相干性,能够通过空气以及一些物质的透明介质传输。
激光跟踪仪利用激光束与目标表面的交互作用,通过测量激光束的入射角度和反射角度的差异来计算目标与仪器之间的距离。
二、测量系统结构激光跟踪仪的测量系统主要由激光发射器、探测器和相关器组成。
激光发射器负责发出激光光束,探测器用于接收反射光,并将其转换为电信号。
相关器用于测量入射光束和反射光束之间的相位差异,然后根据相位差计算目标与仪器之间的距离。
三、基准准直激光跟踪仪的准确性和稳定性依赖于其基准准直的精度。
在使用激光跟踪仪进行测量之前,需要进行基准准直操作,即将仪器的坐标系与实际的坐标系进行匹配。
这通常通过测量一系列已知位置的参考点来实现,然后根据这些测量结果进行坐标系的校正和校准。
四、目标反射激光跟踪仪通过测量激光束与目标表面的交互作用来确定目标的位置和姿态。
目标通常需要具备一定的反射性能,以便激光光束能够被有效地反射回探测器。
反射性能可以通过目标表面的材料和涂层来控制和改善。
五、跟踪和测量一旦目标反射激光光束被探测器接收到,相关器就会开始测量入射光束和反射光束之间的相位差异。
相位差可以通过不同的技术进行测量,例如在时间上测量或频率上测量。
根据相位差,激光跟踪仪能够计算目标与仪器之间的距离,并通过其他的测量和计算方法来确定目标的位置和姿态。
六、误差校正和数据处理激光跟踪仪的测量过程中会存在一些误差,例如仪器自身的误差、环境影响等。
为了提高测量精度,需要对这些误差进行校正和补偿。
误差校正和数据处理通常采用一些数学模型和算法,根据测量结果进行拟合和计算,以得到最终的测量结果。
T-Probe激光跟踪仪工作原理由于激光发散性很小,测距精度高,人们在几十年前就开始用激光干涉仪来测距离。
进而用它测直线度和角度,特别在较长距离的测量中发挥了它的优势。
但是激光干涉仪使用时要求找好准直,如果干涉镜或反射镜偏离了激光光轴,那么就出错,而且不能断光再续,必须重新再来,甚至中间有东西当一下光也是如此。
这些限制了它在空间坐标测量中的应用,另一方面激光终究是一个测长的工具,要用来做空间测量则必须寻求其他的定位装置。
激光跟踪仪产品中文名:激光跟踪仪外文名:Laser Tracker System类别:大尺寸测量仪器适用领域:工业测量系统基本内容激光跟踪测量系统(Laser Tracker System)是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。
它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术,对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。
它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点,适合于大尺寸工件配装测量。
激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头(跟踪仪)、控制器、用户计算机、反射器(靶镜)及测量附件等组成。
激光跟踪仪原理激光跟踪测量系统的工作基本原理是在目标点上安置一个反射器,跟踪头发出的激光射到反射器上,又返回到跟踪头,当目标移动时,跟踪头调整光束方向来对准目标。
同时,返回光束为检测系统所接收,用来测算目标的空间位置。
简单的说,激光跟踪测量系统的所要解决的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中运动的点,同时确定目标点的空间坐标。
激光跟踪仪结构图激光跟踪仪原理图T-Probe在测头中心放置了反射镜,同时按一定的阵列分布了10个红外发光二极管,这样就反映了T-Probe的6个位置参数,进而根据给定的参数给出测头探针针头中心的坐标。
这就可以用此探针来对被测对象进行测量。
T-Probe的发明使隐蔽处测量成为可能,尤其是对方向姿态的测量大大扩展了激光跟踪仪的应用,例如可以用于机器人姿态的动态测量。
激光跟踪仪靶球激光跟踪仪靶球是一种用于定位和跟踪的设备,广泛应用于运动分析、虚拟现实和工业制造等领域。
本文将介绍激光跟踪仪靶球的原理、应用和未来发展趋势。
一、激光跟踪仪靶球的原理激光跟踪仪靶球是一种设计精密的球形装置,其内部集成了激光发射器和接收器。
激光发射器通过发射高频脉冲激光,在空气中形成可见的光束。
当光束照射到靶球上时,靶球会反射回激光信号。
接收器捕获并分析反射回来的信号,从而计算出靶球的位置和方向。
靶球内部的传感器系统能够检测光线的时间差,利用三角测量法计算出相对于跟踪仪的角度和距离。
通过不同位置的靶球,可以实现对三维空间中目标物体的跟踪定位。
二、激光跟踪仪靶球的应用1.运动分析:激光跟踪仪靶球广泛应用于运动分析领域。
在体育科学研究中,运动员可以带着激光跟踪仪靶球进行动作实时监测,以获取运动轨迹、角速度和加速度等关键参数。
这些数据对运动员的技术提高和伤病预防至关重要。
2.虚拟现实:激光跟踪仪靶球在虚拟现实领域也有广泛应用。
将多个靶球安装在人体关节上,可以精确捕捉用户的动作,并将其实时反馈到虚拟环境中。
这使得用户能够与虚拟物体进行更加逼真的互动,提供了更加身临其境的体验。
3.工业制造:激光跟踪仪靶球在工业制造中的应用也日益重要。
在装配线中,可以使用激光跟踪仪靶球对机械臂或机器人进行精确定位和控制。
这有助于提高生产效率和产品质量,并减少人为错误的发生。
三、激光跟踪仪靶球的未来发展趋势激光跟踪仪靶球在领域应用中取得了令人瞩目的成就,但仍然存在一些挑战和改进的空间。
未来发展趋势主要包括以下几个方面:1.精度提高:目前的激光跟踪仪靶球已经能够实现较高的精度,但仍有进一步提高的空间。
未来的研究可以集中于改善光束辐射和反射的特性,以及传感器系统的更精确测量。
2.实时性改进:对于运动分析和虚拟现实等领域,实时性是一个至关重要的因素。
未来的激光跟踪仪靶球应具备更高的实时性,以满足更复杂和快速的运动跟踪需求。
1.1 概述激光跟踪测量系统(Laser Tracker System)是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。
它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术,对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。
它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点,适合于大尺寸工件配装测量。
SMART310是Leica公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪,1993年Leica公司又推出了SMART310的第二代产品,其后,Leica公司还推出了LT/LTD系列的激光跟踪仪,以满足不同的工业生产需要。
LTD系列的激光跟踪仪采用了Leica公司专利的绝对测距仪,测量速度快,精度高,配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz下进行开发,包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模块和数字摄影测量模块等[8]。
激光跟踪系统在我国的应用始于1996年,上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激光跟踪系统;2005年上海盾构公司引进了Leica公司的一套LTD600跟踪测量系统,应用于三维管模的检测。
1.2 激光跟踪测量系统的基本原理[52]近年来,激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大,很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪,但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头(跟踪仪)、控制器、用户计算机、反射器(靶镜)及测量附件等组成的。
在本文中,实验采用的是LTD600激光跟踪测量系统(图2.1),因此具体讨论的基本原理是基于LTD600型的激光跟踪测量系统。
图2.1 LTD600激光跟踪测量系统1.2.1 系统的组成激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪,区别之处在于它没有望远镜,跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪的三个轴,三轴相交的中心是测量坐标系的原点。
它的结构原理如图2.2所示统的硬件主要组成部分包括:传感器头、控制器、电动机和传感器电缆、带LAN电缆的应用计算机以及反射器。
(1) 传感器头:读取角度和距离测量值。
激光跟踪器头围绕着两根正交轴旋转。
每根轴具有一个编码器用于角度测量和一只直接供电的DC电动机来进行遥控移动。
传感器头的油缸包含了一个测量距离差的单频激光干涉测距仪(IFM),还有一个绝对距离测量装置(ADM)。
激光束通过安装在倾斜轴和旋转轴交叉处的一面镜子直指反射器。
激光束也用作为仪器的平行瞄正轴。
挨着激光干涉仪的光电探测器(PSD)接收部分反射光束,使跟踪器跟随反射器。
图2.2 激光跟踪仪结构原理图(2) 控制器: 包含电源、编码器和干涉仪用计数器、电动机放大器、跟踪处理器和网卡(图2.3)。
跟踪处理器将跟踪器内的信号转化成角度和距离观测值,通过局域网卡将数据传送到应用计算机上,同理从计算机中发出的指令也可以通过跟踪处理器进行转换再传送给跟踪器,完成测量操作。
图2.3 控制器(3) 电缆:传感器电缆和电动机电缆分别用来完成传感器和电动机与控制器之间的连接。
LAN电缆则用于跟踪处理器和应用计算机之间的连接。
(4) 应用计算机:经过专业人员的配置后,加载了工业用的专业配套软件,用来发出测量指令和接收测量数据。
(5) 反射器:采用球形结构,因此测量点到测量面的距离是固定的。
本系统中采用三面正交镜的三重镜反射器。
(6) 气象站:记录空气压力和温度。
这些数据需要用来在计算激光反射时是必需的,并通过串行接口被传送给联机的计算机应用程序,如图2.4。
图2.4 气象站(7) 测量附件:包括三角支架、手推服务小车等。
支架用来固定激光跟踪仪,调整高度,保证各种测量模式的稳定性,且三角支架底座带轮子,可方便地移动激光跟踪仪。
手推服务小车则可装载控制器等设备,运送方便快捷。
1.2.2 系统的基本原理[7]激光跟踪测量系统的工作基本原理是在目标点上安置一个反射器,跟踪头发出的激光射到反射器上,又返回到跟踪头,当目标移动时,跟踪头调整光束方向来对准目标。
同时,返回光束为检测系统所接收,用来测算目标的空间位置。
简单的说,激光跟踪测量系统的所要解决的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中运动的点,同时确定目标点的空间坐标。
激光跟踪仪的坐标测量是基于极坐标测量原理的(图2.5)。
测量点的坐标由跟踪头输出的两个角度,即水平角H和垂直角V,以及反射器到跟踪头的距离D计算出来的。
本系统在实际应用中采用的一站法激光跟踪测量系统。
图2.5 一站法激光跟踪仪坐标测量原理计算公式为:(2.1)系统的工作原理从以下几个部分进行讨论:(1)角度测量部分:其工作原理类似于电子经纬仪、马达驱动式全站仪的角度测量装置,包括水平度盘、垂直度盘、步进马达及读数系统,由于具有跟踪测量技术,它的动态性能较好。
(2)距离测量部分:由IFM装置和ADM装置分别进行相对距离测量和绝对距离测量。
IFM是基于光学干涉法的原理,通过测量干涉条纹的变化来测量距离的变化量,因此只能测量相对距离。
而跟踪头中心到鸟池(图2.6)的距离是已知固定的,称为基准距离。
ADM装置的功能就是自动重新初始化IFM,获取基准距离。
ADM通过测定反射光的光强最小来判断光所经过路径的时间,来计算出绝对距离。
当反射器从鸟池内开始移动,IFM测量出移动的相对距离,再加上ADM测出的基准距离,就能计算出跟踪头中心到空间点的绝对距离。
图2.6 鸟池(3)激光跟踪控制部分:由光电探测器(PSD)来完成。
反射器反射回的光经过分光镜,有一部分光直接进入光电探测器,当反射器移动时,这部分光将会在光电探测器上产生一个偏移值,光电探测器根据偏移值会自动控制马达转动直到偏移值为零,实现跟踪反射器的目的。
1.2.3 激光跟踪仪的测量精度和系统误差校准方法激光跟踪仪的测量精度主要取决于测角和测距的精度以及测量环境的影响。
以Leica公司的LTD600型激光跟踪仪为例,它的角度分辨率为0.14″,角度测量精度达2.0″;单频光外差干涉法测量距离的分辨率为,距离的测量精度达,其精度主要受到温度和气压测量精度和变化及大气条件均匀性的影响,同时,干涉法距离测量的精度还受到基准距离校准精度的影响,因为基准距离校准误差将会成为干涉测距的系统误差;ADM绝对测距仪采用光偏振的工作原理,它的距离测量分辨率达,在全量程范围内的距离测量精度为;跟踪仪最大量测距离为,水平方向的量测范围达,垂直方向的量测范围为。
在测量范围内,IFM相对坐标测量精度达到 (即);ADM 绝对坐标测量精度达到 (即)。
当然系统精度还取决于工作场地和环境的稳定性,一般要求在室内较稳定的工作条件下。
之前提过激光跟踪仪的三轴,理论上,三轴之间是要保持正交关系,但由于实际的机械加工,安装调整误差和电子零点误差等影响,轴系间不可能到达理想的正交状态,这也是系统误差存在的原因。
在李广云教授的论文[8]中指出,按物理意义激光跟踪仪角度测量的系统误差分为15类,即有15个校准参数,分别是:水平轴倾斜误差i、旋转镜倾斜误差c、激光束倾斜误差lx和ly、水平轴偏移误差e、旋转镜偏移误差f、激光束偏移误差Ox和Oy、平行玻璃板偏移误差O2x和O2y、垂直度盘指标差j、水平度盘偏心差Ex和Ey、垂直度盘偏心差Kx和Ky。
这些系统误差的检验类似于经纬仪或全站仪的检验,并且在配套的系统软件中已经添置了专门的仪器校准程序,操作人员只要将测定的误差参数存于应用计算机中,在实际作业中这些参数会被自动传送到跟踪仪控制器中,用来补偿修正各类测角测距观测值。
为了简化操作过程,在激光跟踪仪出厂前厂家同时给出了一组校准后的参数供用户参考,但考虑到重新安装、环境变化、长途运输等因素的影响,用户也应自行检测。
校准方法可参考经纬仪等的校准,具体的方法可参考仪器出厂的使用说明书。
不同于经纬仪或全站仪,跟踪仪中有个基准距离,即跟踪头中心到鸟池的距离,基准距离的测定误差称为基距误差C,它属于测距系统误差。
基距误差的测定方法在文献[7]中提出,选取两个稳定点1、2,两点相距3~4m,确保两点基本与跟踪头处于同一高度,在A,B两点分别设站,分别观测1、2点的水平角、垂直角、距离三类共12个观测值,根据余弦定理可以计算出C值。
具体计算公式为:(2.2)两式并整理得:(2.3)式中,(2.4)在实际计算基距误差中,根据图2.7所示,在A、B两站分别观测1、2两点,按式(2.3)可以计算得出基距误差C。
图2.7 基准距离校准方法实际上,C的值是基准距离的变化部分与反射器常数之和,所以对于不同类型的反射器,C的值也会发生变化,对于不同的反射器需要分别进行校准。
1.2.4 系统的应用激光跟踪仪配备了高精度的水平和垂直角度编码器,实现精确的角度测量;专利的徕卡激光干涉仪实现精确的相对距离测量;高精度的绝对测距仪则实现快速检测。
这些特点弥补了对大型构件的传统测量方法——经纬仪法的不足之处,例如人工测量的效率相对较低、观测精度差等缺点。
激光跟踪测量系统测量范围大、携带方便、对环境要求不高、适合现场作业等优点,使它的应用领域逐渐扩大。
在重型机械制造业中,大尺寸部件的检测和逆向工程常采用激光跟踪测量系统。
在零部件生产中,该系统可以快速精确地检验每个成品零部件的尺寸是否与设计尺寸完全一致,同时迅速地数字化零部件的物理模型,得到的数字化文件可以用各种方法处理从而得出测量结果。
在机械领域中,逆向工程(Reverse Engineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下,按照现有零件的模型(称为零件原形),利用各种数字化技术及CAD技术重新构造原形CAD模型的过程。
CMM是逆向工程中的接触式测量方法,由于激光跟踪测量系统的原理也是基于三维坐标测量的方法,所以这套系统也在逆向工程中应用。
激光跟踪测量系统对工件模型进行扫描测量后建立数据模型,由数据模型生成可以被加工中心识别的加工程序,从而加工出模具[9]。
三维管片和模具测量系统就是激光跟踪测量系统的一个工程实践应用(图2.8),通过跟踪测量已经制成成品的管片各面上的空间点的坐标,经过坐标系转换纠正,将各面上的数据点拟合成平面或曲面,检验管片的尺寸与设计尺寸的偏差,以便判断成品的质量是否合格。
比起传统的检测测量方法,此套系统测量速度快,能在短时间内采集大量空间数据点信息,同时可以直接处理数据,给出成果报表,工作效率高,也大大节省了人力物力,一般只需要一个计算机操控人员及一个手持反射器移动的作业人员。
该套系统同样也适用于制造管片的模具的测量检测。
图2.8 三维管片和模具测量系统在汽车工业领域中,激光跟踪测量系统常用来在线检测车身、测量汽车外形、汽车工装检具的检测与调整。
在文献[10]中举出了汽车外形测量的实例,通过激光跟踪仪采集汽车不同部位的点云数据,再进行拼接得到完整的汽车曲面点云数据,利用三维造型软件得到汽车三维模型,在测量过程中,应调整好激光跟踪仪与汽车的相对位置,尽量减小角向测量长度,提高汽车点云数据精度。