激光跟踪测量系统角度自动校正装置设计

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,利用激光干涉测长、精密测角及目标跟踪技术,可对任意点的空间位置进行实时跟踪测量。然而,目标反射器接收角度的大小严重影响了激光跟踪测量系统角度测量精度,为解决激光跟踪测量系统在动态测量中因角锥棱镜逆反射器接收角度范围限制而导致无法测量问题,研制开发了一种能使激光跟踪测量系统在动态条件下连续测量的角度自动校正装置。它主要由精密圆形导轨和角度方位自动调节机构组成,能使角锥棱镜在动态测量过程中始终指向激光跟踪测量系统,从而实现在动态条件下的连续工作。最后利用研制角度自动校正装置对激光跟踪测量系统进行了角度误差补偿实验,结果表明该装置使激光跟踪测量系统的水平角测量误差由34.69µm减小到9.71µm,垂直角测量误差由35.43µm减小到10.03µm,从而有效地提高了激光跟踪测量系统的角度测量精度。     

四路激光跟踪柔性坐标测量系统的跟踪器设计

激光跟踪器是激光跟踪坐标测量系统的关键部件。采用双电机驱动的单转镜结构,模拟式的P ID与单片机的数字式P ID相结合的闭环控制方案,设计了一种新型的激光跟踪器。该跟踪器具有跟踪快速、平稳,反射基点在跟踪过程中保持不动,跟踪精度高等优点,并成功的应用于四路激光跟踪柔性坐标测量系统。实验表明,激光跟踪测量系统的有效跟踪速度优于0.4m/s,综合测量精度1.2μm。     

激光跟踪测量系统的原理及其在机床检测中的应用

激光跟踪测量系统由于具有测量范围大、精度高、可进行现场测量等优点,被广泛应用于飞机、汽车、机械制造等领域。本文介绍了激光跟踪测量系统的组成及其工作原理,制定了激光跟踪测量系统检测大型机床的方法。测量实例结果显示,激光跟踪测量系统能够精确、高效地对机床进行检测,指导工人对机床进行维护和修正。     

激光跟踪测量系统跟踪转镜的误差分析

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其三维空间坐标,具有精度高、范围大、实时快速等特点。然而,激光跟踪测量系统中跟踪转镜的几何误差严重影响了其测量精度;所以激光跟踪测量系统在使用前必须对其进行建模和误差分析。在全面研究了激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和跟踪转镜中心偏移数学模型。详细分析了系统测量中基点位置变动误差、转镜跟踪目标反射器跟踪误差和转镜反射面与激光束不垂直误差等。结果表明跟踪转镜中心偏移、回转轴不对称、基点位置变动、光束反射点与基点不重合是导致测量误差的主要原因。因此,在跟踪转镜结构设计中,为保证激光束反射点与基点位置重合及转镜旋转跟踪目标反射器时基点空间位置保持不变,应尽量减少跟踪转镜旋转点与镜面之间的距离。     

激光跟踪测量技术在地铁检测中的应用

激光跟踪仪是一种高精度的工业测量仪器,它具有测量精度高、测量范围大、实时快速、动态测量、便于移动等优点.在现代制造业中,激光跟踪测量系统应用于大型结构件,可提高测量效率和精度.主要介绍激光跟踪系统的原理、优点及在地铁列车检测中的应用.     

激光跟踪测量系统研究

介绍了激光跟踪测量系统的结构.分析了激光跟踪测量系统利用目标反射镜和转镜的配合实现跟踪的原理,利用球坐标系、干涉测距实现坐标的原理,并对系统测量误差的产生原理及防止误差的方法进行了讨论,最后对激光跟踪测量系统的发展趋势做了展望.     

变维卡尔曼滤波实现运动目标的跟踪

在球坐标激光跟踪测量系统中，由于受到各种干扰的影响，激光跟踪系统测量所得到的目标状态参量的测量值与目标的真实状态往往不尽相同，如何抑制随机误差，成为提高激光跟踪测量系统精度的一个重要问题。本文提出变维卡尔曼滤波算法来抑制随机误差的影响，仿真结果验证了该方法的有效性。     

特大型齿轮激光跟踪在位测量原理及关键技术

为了实现特大型齿轮精密测量,介绍了作者提出的特大型齿轮激光跟踪在位测量原理,重点阐述了其中的几项关键技术.特大型齿轮激光跟踪在位测量系统整合了激光跟踪仪的大尺寸测量能力和三坐标测量机的高精度,采用激光跟踪仪建立齿轮工件坐标系和三维测量平台坐标系,通过激光跟踪仪坐标系将齿轮工件坐标系与三维测量平台坐标系关联起来,并建立了相应坐标系的拟合模型及算法.同时,建立了三维测量平台的姿态调整模型,通过姿态调整机构完成了三维测量平台的姿态调整,进而确保三维测量平台与齿轮轴线的位置关系满足要求.最后,给出了该在位测量系统的实测结果.实验结果表明:特大型齿轮激光跟踪在位测量系统原理正确可行,满足6级以下特大型齿轮的精密测量.     

基于激光跟踪仪的机身桶段测量技术研究

目前传统测量技术已难以满足飞机制造中不断提高的检测要求,数字化测量技术已成为提高飞机产品检测效率与质量的重要手段。针对这一发展趋势,通过基于激光跟踪仪的机身桶段测量技术研究,系统地总结了飞机产品测量中激光跟踪仪测量场的组成、建立飞机测量坐标系的方法以及激光跟踪仪转站的原理。结合某型飞机前机身桶段的测量过程,重点介绍了利用激光跟踪仪对机身桶段关键特性和关键对接点进行在线测量及数据分析的方法,分析验证了激光跟踪仪系统在飞机产品测量中的应用情况。     

基于激光跟踪测量系统的瞄准方法

针对激光惯性约束聚变(LICF)实验中诊断实验装置快速精确定位的迫切需求,提出了在LICF的实验场景下使用激光跟踪测量系统的快速定位瞄准方法.采用四路激光跟踪测量系统作为瞄准定位设备,构建了测量系统的数学模型,基于最小二乘法开展了系统瞄准定位精度的理论计算.当采用的激光跟踪仪测量误差为5μm时,理论计算得到的夹角偏差为...     

红外相机光轴标定研究

随着红外技术的不断发展,红外成像定位系统在现代工程测量中的应用越来越广泛。大部分测量系统一般都会选取红外相机的光轴作为系统的参照基准,因此红外相机的光轴标定的准确性将直接决定整套测量系统的准确度等级。激光跟踪仪是空间尺寸测量的一种常用仪器,它可以建立笛卡尔三维坐标系将空间任意点以坐标点形式表示出来,通过坐标点确定系统中点、线、面之间的几何位置关系。利用三靶球位置坐标原理将红外相机的光轴等虚拟参数以空间坐标点的方式标示出来,为后续试验人员的校准定位工作提供一定的技术依据和参考。     

激光跟踪仪测角误差的现场评价

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。     

高精密转台标定方法研究

针对特定情况下高精密大型转台定位精度的标定问题,提出了一种采用激光跟踪仪标定的方法,首先分析影响标定方法精度的因素,通过优化测量参数及采样策略,建立基于激光跟踪仪的最优标定系统,拟合激光跟踪仪测得点所在的三维平面,通过坐标变换将测量点转换到二维平面上,拟合转换后的数据得到圆心坐标,最后计算相邻测量点与圆心连线的夹角,与理论值进行比较,从而确定转台的定位精度。实验表明,标定系统的精度满足要求。该标定方法简单可靠,提高了高精密大型转台的标定效率。     

Station-transfer measurement accuracy improvement of laser tracker based on photogrammetry

Laser tracker has been used in a diverse range of applications due to its high accuracy and efficient, specifically as measuring the coordinates of points or scanning shape of objects. In real applications, we often need to measure common points on multi-stations by using this technology if objects are large scale. To ensure every common point within the range of laser tracker, common points are usually placed far from the laser tracker. However, the long distance between common points and laser tracker will decrease the accuracy of the result. In this research, we proposed a new method where photogrammetry and laser tracker are integrally used to measure common points to reduce measurement error. With the help of photogrammetry, we first constructed the geometric constraints of common points. Then, by using graphic correction method, the coordinates of common points on laser tracker will be corrected. Both of the theoretical and experimental study results indicated the great success of improving the measurement accuracy of laser tracker. We consider that this method we reported can highly increase the accuracy of measurement on laser tracker station-transfer.     

激光制导测量机器人运动系统设计

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,但在测量大型被测对象时,人工布点及测量过程繁杂,测量效率低,并造成被测对象几何形状变形,严重影响其测量精度。为解决以上问题,提出了新型的“光束运动—光靶跟踪”激光跟踪测量方法,建立了新型激光跟踪测量方法论,并在此理论基础上,研制开发了一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动小型轮臂复合式激光制导测量机器人。该机器人机构融合轮式机构、爬行臂式结构和真空吸附式机构优点,并且具有重量轻、体积小、运动灵活和反应快速等特点,可以根据不同的被测对象表面特征变换测量模式,利用轮式结构实现机器人在水平被测表面上高速远距离运动,利用爬行臂式和真空吸附式机构实现机器人在倾斜光滑表面上灵活地爬行和转向。对其运动特性进行了详细的分析。最后利用激光跟踪仪和三坐标测量机对研制激光制导测量机器人进行了性能测试,试验结果证明了该机器人能跟踪激光束自动高效地完成被测对象实体测量。     

组合式超大尺寸测量技术在EAST装置中的应用

组合式测量技术是精密测试技术的研究发展方向之一,激光跟踪仪和柔性关节坐标测量臂都是便携式高精度三维测量系统,通过坐标转换等技术,把这两种仪器组合在一起,可实现对超大尺寸、隐藏点的高精度测量。根据EAST核聚变装置现阶段的实际情况,把这种组合式超大尺寸测量方法应用到EAST的装配定位测量过程中。利用该方法对装置进行初步实验测量,结果表明这种方法可以解决EAST核聚变装置装配过程中的复杂测量问题,能为解决如航天器、舰船、加速器等其它大型装置的精密测量问题提供借鉴。     

光电跟踪器传递函数参数的测试及其相位补偿

由于电视跟踪器图像信号建立、图像处理等原因造成的延时和采样频率直接影响了电视跟踪伺服系统的性能.针对电视跟踪器对跟踪伺服系统影响进行探讨,给出测试电视跟踪器滞后时间常数的方法;针对电视延迟和零节保持环节造成的相位损失提出了补偿方法.经过插值外推补偿和零阶保持器补偿以后,系统的阶跃响应超调量减小约6%～9%,而稳定时间基本不变,改善了电视跟踪系统的动态性能.在实际工程应用中所述方法对于指导电视跟踪系统的伺服设计和拓展频带取得显著效果.     

CCD星跟踪器

自七十年代以来,CCD星跟踪器在各种航天飞行器上得到越来越广泛的应用。本文叙述了XG-1型CCD星跟踪器的设计思想,系统结构和工作原理。整个系统的工作由单片微计算机控制；由于采用了内插细分的矩心算法,XG-1 CCD星跟踪器达到了亚象元精度。实验结果说明,在视场角为2°×2°时,测量精度优于2角秒。系统具有多星跟踪的功能,可以稳定跟踪+6.4等恒星。