激光跟踪仪系统介绍及其应用

激光跟踪原理激光跟踪技术是一种利用激光束对目标进行精确定位和跟踪的技术。

它在军事、航天、航空、工业制造等领域有着广泛的应用。

激光跟踪系统通常由激光器、光电探测器、控制系统等部件组成，通过精密的光学设计和精准的控制算法，实现对目标的高精度跟踪。

本文将介绍激光跟踪的原理和相关技术。

激光跟踪系统的原理是利用激光束的高能量和直线传播特性，通过光电探测器对目标进行实时监测和测量，然后通过控制系统对激光束进行精确调节，实现对目标的跟踪。

激光跟踪系统通常采用自动跟踪算法，能够实现对运动目标的自动捕获和跟踪，具有高精度、高速度和抗干扰能力强的特点。

激光跟踪系统的核心技术包括激光器、光电探测器和控制系统。

激光器是激光跟踪系统的光源，通常采用半导体激光器或固体激光器，具有输出功率高、波长稳定、光束质量好等特点。

光电探测器是激光跟踪系统的“眼睛”，能够实时接收目标反射的激光信号，并将其转换为电信号输出。

控制系统是激光跟踪系统的“大脑”，能够实时处理光电探测器输出的信号，并通过精密的控制算法对激光器进行精确调节，实现对目标的跟踪。

激光跟踪系统的工作过程通常包括目标检测、目标捕获和目标跟踪三个阶段。

首先，光电探测器接收目标反射的激光信号，实时检测目标的位置和运动状态；然后，控制系统根据光电探测器输出的信号，对激光器进行精确调节，实现对目标的捕获；最后，控制系统根据目标的运动状态，实时调节激光束的方向和强度，实现对目标的跟踪。

激光跟踪系统具有高精度、高速度和抗干扰能力强的特点，能够实现对运动目标的精确定位和跟踪。

它在军事目标识别、航天器对接、航空器导航、工业制造等领域有着广泛的应用前景。

随着激光技术和控制算法的不断进步，激光跟踪系统将会在更多领域发挥重要作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。

激光跟踪仪工作原理知多少？
GTS激光跟踪仪被誉为移动式三坐标测量机，它是基于球坐标系的便携式坐标测量系统，具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点。

激光跟踪仪可以测量目标点距离和水平、垂直方向偏转角。

其基本原理是在目标位置上安置一个反射器，激光跟踪头发出的激光射到反射器上并返射回到跟踪头，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。

总之，激光跟踪仪是通过测量一个在目标点上放置的反射器的位置，进而确定目标点的空间坐标。

激光跟踪仪能直接测量出空间点的三维坐标，这些三维坐标是在激光跟踪仪的仪器坐标系下得到的。

该坐标系定义为：以跟踪头中心为原点，以度盘上的0读数方向为X轴，以度盘平面的法线向上方向为Z 轴，以右手坐标系规则确定Y轴，如此建立起仪器坐标系，如图1所示。

图1激光跟踪仪测量原理图
当反射器离开基准位置（基准位置距仪器中心的距离已知），并在空间移动时，激光跟踪仪会自动跟踪反射器，同时记录干涉测距值D及垂直度盘和水平度盘上的角度值α、β，用这3个观测值，依据公
式（1）
= ∙sin ∙cos
= ∙sin ∙sin
= ∙cos 就可得到点的空间三维直角坐标(x,y,z)。

应用 Application激光跟踪仪测量系统在SCARA 机器人行业的应用叶勇（海克斯康测量技术（青岛）有限公司，山东省青岛市266000）1前言随着“中国制造2025”的有序推进，信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化和智能化制造成为行业 趋势，这也推动了中国智能机器人在制造业的广泛应用。

SCARA 机器人作为一种快速、高效、安装方便和成本低 廉的方案，得到很多产业的青睐，特别是计算机、通信和消费性电子等产业尤其注重。

长期以来，SCARA 机器人的校准及测量一直缺少准确而高效的测量手段，也缺少相 关测试标准工具。

Leica 激光跟踪仪测量系统以其完善的 测量附件及快速高效的测量软件等给SCARA 机器人校准及测试树立了新的标准。

2 Leica 激光跟踪仪测量系统介绍Leica 公司是激光跟踪仪技术的开创者，如图1所示。

Leica AT960绝对激光跟踪仪是全新一代的便携式三坐标 测量系统，高度精密并易于使用的大空间尺寸测量解决方案，总体重量不足14 kg,运输便捷，几乎在任何地方都 可以快速开箱，迅速启动，并进行高性能的测量作业，可提供六自由度（6DoF ）探测、扫描、自动化检测和反射球 测量的全面测量解决方案，帮助用户实现绝对速度、准确度和便携性。

Leica 绝对干涉仪（AIFM ）能够对移动目标实现高度、高速度测量作业，而创新型Powerlock 功能能够确保在没有用户干涉的情况下实现断光续接，从而减轻 操作人员工作负荷并降低其训练要求。

直观的触摸屏控制 功能，可以最大程度降低用户错误的可能性。

设备具有自检和补偿功能，允许现场进行基本调整，其坚固耐用的设 计能够最大程度地减少校准和维护作业。

图1激光跟踪仪AT960的测量空间直径最高可以达到160 m,能够兼容T-Probe, T-Mac 和T-Scan 等各种测量附件，而对于 SCARA 机器人测试来说，主要使用的是Leica 专利技术 的SCE 超级猫眼反射球（见图2 ）及TMAC 六维智能测头（见图3） o-60-******************.cn .应用 Application图2 SCE 超级猫眼反射球 图3 TMAC 六维智能测头TMAC 是Leica 公司针对机器人测试的专业智能六维测试工具，具备高效的六自由度测试能力，可以在一次采集即可获取准确的位置及角度准确度（优于0.01° ）,同时可以动态最高1 kHz 采集运动姿态数据，高效便捷。

激光跟踪仪原理激光跟踪仪是一种常用于测量和追踪目标运动的仪器。

它利用激光束的特性，通过发射、接收和处理光信号来实现对目标的跟踪。

本文将介绍激光跟踪仪的原理和工作过程。

激光跟踪仪的原理基于激光的特性。

激光是一种特殊的光束，具有单色、单行波、高亮度和相干性等特点。

这些特性使得激光在目标跟踪中具有很大的优势。

激光跟踪仪首先通过激光发射器产生一束激光束，然后将其发射到目标上。

当激光束照射到目标表面时，部分光束被目标表面反射回来，称为反射光。

这些反射光中包含了目标的信息，如目标的形状、大小和位置等。

接下来，激光跟踪仪通过接收器接收反射光，并将其转换为电信号。

接收器通常由光电二极管或光电倍增管等光电器件组成。

光电器件可以将光信号转换为电信号，以便进一步处理和分析。

接收到的电信号经过放大和滤波等处理后，被送入信号处理器进行处理。

信号处理器根据接收到的信号，可以计算出目标的距离、角度和速度等信息。

这些信息可以用来描述目标的位置和运动状态。

在信号处理的过程中，激光跟踪仪通常采用一些特殊的算法和技术来提高跟踪的精度和稳定性。

例如，自适应滤波、卡尔曼滤波等算法可以用来抑制噪声和滤除干扰，从而提高跟踪的准确性。

激光跟踪仪的工作过程可以分为三个主要步骤：发射、接收和处理。

在发射阶段，激光跟踪仪通过激光发射器产生激光束，并将其发射到目标上。

在接收阶段，激光跟踪仪通过接收器接收目标反射回来的光信号，并将其转换为电信号。

在处理阶段，激光跟踪仪通过信号处理器对接收到的电信号进行处理和分析，从而得到目标的位置和运动状态。

激光跟踪仪在许多领域中都有广泛的应用。

例如，它可以用于航天、航空、船舶、汽车和机器人等领域中的目标跟踪和定位。

通过激光跟踪仪，可以实时监测目标的位置和运动状态，从而提高系统的安全性和可靠性。

激光跟踪仪是一种利用激光束进行目标跟踪的仪器。

它通过发射、接收和处理光信号，可以实现对目标的跟踪和定位。

激光跟踪仪在许多领域中都有广泛的应用，对提高系统的安全性和可靠性起着重要的作用。

激光跟踪方案激光跟踪技术是一种利用激光来实现物体追踪和定位的技术手段。

它已经广泛应用于军事、航天、安防、医疗等领域，成为现代科技的重要组成部分。

本文将介绍一个高精度的激光跟踪方案，以满足多种应用需求。

一、技术原理激光跟踪方案的核心技术是通过激光束的发射和接收来实现物体的定位。

具体步骤如下：1. 激光发射：系统通过激光装置产生高强度的激光束，并将其聚焦到较小的光斑上。

激光束的颜色和波长可以根据具体需求进行选择。

2. 光斑探测：激光束照射到物体表面后会发生散射和反射，根据光斑的散射情况，系统可以通过光电传感器实时监测光斑的位置和形状。

3. 信号处理：激光跟踪系统会将光斑的位置信息传输给计算机，计算机通过特定的算法对信号进行处理和分析，以获得物体的准确位置。

4. 跟踪控制：根据计算机处理的结果，系统可以实时调整激光束的方向和焦距，以保持目标物体的持续跟踪。

二、应用场景激光跟踪方案具有高精度、高速度的特点，适用于多种复杂环境下的物体跟踪需求。

1. 军事应用：激光跟踪技术在军事领域有着广泛应用。

例如，可以通过激光跟踪方案实现远程目标的定位和追踪，为军事打击提供准确的数据支持。

2. 航天应用：在航天领域，激光跟踪方案可以用于卫星的精确定位和轨道测量，有效提高卫星系统的工作效率和准确性。

3. 安防监控：激光跟踪技术在安防领域也有着广泛应用。

通过激光跟踪方案可以实现对目标物体的实时监测和追踪，提高安防系统的响应速度和准确性。

4. 医学研究：在医疗领域，激光跟踪技术可以应用于手术导航、疾病诊断等方面。

通过激光跟踪方案，医生可以更加精确地操作和定位，提高手术成功率和治疗效果。

三、优势与挑战激光跟踪方案相较于传统的跟踪技术具有诸多优势，但也存在一些挑战。

1. 高精度：激光跟踪技术采用激光束来实现定位，具有高精度的优势。

可以在复杂的环境下准确追踪物体，满足精细化的需求。

2. 高速度：激光跟踪方案快速响应，可以实现对高速运动物体的跟踪。

激光跟踪仪在飞机装配工装制造中的应用摘要：出现的先进设备和技术,促进了飞机制造结构,精度和大规模发展。

过去,飞机工装效率有了很大的提高,但对飞机工装效率提出了新的要求。

重要的是不仅要确保飞机工装效率,还要确保其质量。

因此,利用激光跟踪器提高飞机工装生产效率已成为一个重要的研究课题。

随着科学技术的发展,出现了许多新的设备和技术。

激光跟踪仪是飞机机架制造的代表性设备之一,可以提高机架生产的质量和效率。

本文介绍了激光跟踪仪组成和工作原理,然后讨论了其在工装制造中的应用。

关键词：激光跟踪仪；飞机工装制造；飞机部件在飞机工装制造中,使用数字量传递而不是传统样板及样件创建数学模型,以减少模型的生产和维护,节省生产成本,避免模拟量在传递中的错误,并允许激光跟踪测量和计算机控制系统中高精度设备的调试,安装和控制。

一、激光跟踪仪的组成以及工作原理1.组成。

其使用激光来测量距离，也有激光反射器。

此外,两个旋转轴允许跟踪和测量目标的静态或移动。

许多激光跟踪设备包括激光跟踪探头,控制器,计算机,靶镜和其他测量设备。

2.工作原理。

首先,激光跟踪器的工作原理是将反射的激光放置在测量对象上。

然后激光跟踪器将激光发送到反射器,反射器返回到跟踪头部。

此外,激光器必须设置为在移动时始终指向目标。

最后,激光探测器收集反射的激光并计算到目标的距离。

二、激光跟踪仪应用范围分析坐标设置和转换是激光跟踪仪,用于几何测量,设备结构调整,数据采集和图像分析处理,通常用于大型机械设备的安装和调试,也用于飞机,船舶等大型机械测量。

它也可以在飞机和其他应用中发挥重要作用。

此外,激光跟踪设备可用于测量大型焊接件的尺寸。

激光跟踪器在安装和测量大型卫星天线和精密技术方面也发挥着重要作用。

三、激光跟踪仪在飞机装配工装制造中的应用飞机是重要飞行工具,每一个零件的尺寸、重量、位置都有严格的要求,飞机工装一般都是在安装飞机零件后进行的。

对于飞机工装制造而言,测量误差会造成严重后果,在飞机制造过程中必须确保准确性。

激光跟踪仪系统在飞机制造中的应用技术摘要：随着时代的发展，对于飞机制造的精密化要求也越来越高，不仅增加了飞机零件制造的难度，还提高了飞机装配的精准度，而激光跟踪仪系统是一种高精度测量设备，能够很好地控制飞机各个装配环节，进而提升飞机制造精度。

本文阐述激光跟踪仪系统的组成和测量原理，分析了激光跟踪仪系统在飞机装配中的应用，进而提升飞机制造的质量和效率。

关键词：激光跟踪仪系统；飞机制造；应用技术引言在飞机制造中主要是利用标准样件工作法，根据飞机图纸和工艺要求制定结构模线，按照模线制造各种各样的样板，进而为工艺装备和零件提供依据。

标准样件工作法的优点是可靠、严格、直观，技术性比较低，通过培训能够直接操作。

但现在这种方法已经不能满足飞机制造业的发展，工装制造时间长、协调路线长、误差大、效率低等问题越来越严重，而在飞机制造中应用激光跟踪仪系统能够很好的解决飞机制造中的问题。

一、激光跟踪仪系统的组成和测量原理（一）组成激光跟踪仪系统可以分为四个部分，一是：跟踪部，作为系统的主体，内部元件有集成角编码器、激光干涉仪、伺服马达等。

二是：跟踪仪控制机，内部元件有集成角编码器的计数装置、干涉仪脉冲计数装置、驱动马达装置，还装有计算机即时信息的计算，进而保障激光能够一直指向反射器靶标。

同时还需要向应用处理机传递局域网测量值的速率。

三是：应用处理机，主要是数据存储、执行转换和其他功能。

四是：靶标，作为激光跟踪仪跟踪的目标，能够将激光跟踪仪射入的激光平行原路返回。

靶标类型有猫眼、立方角、玻璃棱镜，光线最大入射角、用途、优缺点各不相同，应该根据实际情况选择适当的靶标。

（二）测量原理两个角编码器对跟踪仪方位角的垂直和水平方向进行自动测量，激光干涉仪对跟踪仪和靶标之间的距离进行测量。

测量数据通过传感器电缆传输到跟踪仪控制机，对数据进行整理和计算，数据分为两部分，一部分数据通过马达电缆传输到激光跟踪仪系统，进而对伺服马达进行控制，使得激光束对于移动的靶标进行锁定，另一部分数据通过局域网传递到应用处理机，将数据在数据库中进行存储。

Etalon激光跟踪仪产品介绍背景：数控机床由于其本身的运动比较复杂，因此其运动过程中产生的各种误差相对来说也比较复杂。

现以三轴加工中心为例，其共有21项误差元素，包括3个线性误差，6个直线度误差，3个垂直度误差，3个俯仰角误差，3个偏摆角误差以及3个旋转角误差（见图1所示）。

传统的测量仪器没有考虑俯仰角、偏摆角和旋转角的误差，精度不高，并且机床的体积定位精度的完整检测非常复杂耗时。

Etalon激光跟踪仪的开发成功解决了这一问题，一台三轴机床所有21个误差都能被快速高效的捕捉.线性位移误差：Dx(x)、Dy(y)和Dz(z)水平平面内直线度误差：Dy(x)、Dx(y)和Dx(z)垂直平面内直线度误差：Dz(x)、Dz(y)和Dy(z)旋转角度误差：Ax(x)、Ay(y)和Az(z)俯仰角度误差：Ay(x)、Ax(y)和Ax(z)偏摆角度误差：Az(x)、Ax(y)和Ay(z)垂直度误差：Φxy、Φyz和Φxz图1：3轴数控机床的全部21个误差测量原理：Etalon激光跟踪仪与传统激光干涉仪测量原理最大不同在于，它采用多步法体积定位测量方法对所有21个误差进行测量和捕捉。

按国际标准化组织定义，沿体对角线测得的位移误差是机床21项误差的综合反映，我们可以将沿体对角线方向测得的位移误差看成三个运动轴分别运动时产生的位置误差在体对角线方向的投影，沿每个轴的位移误差有三项，沿X轴的误差为：Dx(x)、Dy(x)、Dz(x)，沿Y和Z分别为：Dx(y)、Dy(y)、Dz(y)、Dx(z)、Dy(z)、Dz(z)（如图1所示）。

上述9项位置误差中实际上包含了三个轴运动时产生的所有21项误差（线性位移误差、直线度误差、转角误差、垂直度误差，甚至其它一些非刚体运动误差），因此9项位置误差反映了机床的空间位置精度。

从误差补偿的角度看，对于具有空间位置误差补偿功能的数控系统来说，只要补偿该9项位置误差就相当于补偿了机床的所有几何误差元素对机床位置精度的影响，如补偿X轴的运动误差时，Dx(x)由X轴补偿，Dy(x)、Dz(x) 可分别通过Y、Z轴补偿，因此只要将九项位置误差数据经处理按补偿格式传入数控系统即可实现机床的几何误差补偿，来提高机床体积定位精度。

at930激光跟踪仪使用手册at930激光跟踪仪是一种高精密测量仪器，只有经过Leica服务工程师培训并合格的人员才能操作该机器。

激光跟踪仪系统组成：硬件系统和软件系统一、激光跟踪仪硬件系统（3D）包括1、跟踪仪本体既跟踪仪主机、加长套筒、底盘、快速锁紧装置、跟踪仪控制器、电机电缆、传感器电缆及反射镜（0.5inch、1.5inch、75mm）、控制器电源线、RJ-45网线、环境气象站（ATMETEOSTATION）。

2、主要的硬件部件作用：跟踪仪本体：发出及接受反射回的激光、是测量的核心部件；加长套筒：加高跟踪仪本体；底盘：带轮三角底盘即便于拖运又具有高的稳定性；快速锁紧装置：连接跟踪仪主机与加长套筒的装置；跟踪仪控制器：控制跟踪仪即发出指令、接受数据、处理数据、传递数据、为跟踪仪本体供电等；电机电缆：连接跟踪仪与跟踪仪本体的供电线路；传感器电缆：控制器与跟踪仪之间信号传递线路；反射镜：接受并返回激光束的耦合棱镜；控制器电源线：市电与控制器之间的供电线路；市电要求：220V（峰值小于10%）、50~60HZRJ-45网线：PC机与控制器之间通信线路；环境气象站：提供实时气象因素、为激光束提供补偿数据；二、激光跟踪仪硬件安装1、带轮的三角底盘放置稳定（牢固）位置，调平三个支撑使其在此位置稳定；确保轮处于悬空状态；2、加长套筒用内六方扳手固定于带轮底盘上；3、安装快速锁紧装置于加长套筒上并用专用扳手锁紧它；4、置激光跟踪仪于快速锁紧装置上、并旋转快速锁紧装置上的锁紧把头；5、放置控制器于安全且与激光跟踪仪相距不超过10米的位置；6、取出电机电缆和传感器电缆，必先理顺此电缆，切忌电缆线不能交叉盘曲；7、按照控制器上的指示标记；依次插入电机电缆与控制器相连接；同时按照跟踪仪本体上的指示标记、插入电机电缆与跟踪仪本体相连接；8、按照控制器上的指示标记；依次插入传感器电缆与控制器相连接；同时按照跟踪仪本体上的指示标记、插入传感器电缆与跟踪仪本体相连接；9、必须再次确认所插接的电缆线是否与控制器及跟踪仪本体已经是完全接触；10、如果以上的硬件安装确认、稳定牢固、接触正确密切；则执行下一步；11、插入RJ-45网线（AXYZ在控制器中间LAN接口、其它软件在控制器上的右侧LAN接口）；RJ-45网线另一端插入计算机（PC）LAN接口；12、插入控制器电源线并连接到交流电插板或UPS上；11、先打开计算机（PC）电源；既打开应用计算机（PC）、确认计算机已经完全进入操作系统；间隔至少60秒；执行下一步；12、当你确认应用计算机在加电情况已经能正常工作时；再打开跟踪仪控制器电源开关；13；跟踪仪控制器POWERON；请关注控制器前面板上的指示灯及LCD上的显示信息；14、1-12秒后、跟踪仪本体应该发出激光束；（这个时间一般取决于控制系统）LCD上信息在经过几次快速的显示刷新后，显示三行信息。