偶看新闻云南俊发城:激光跟踪测量系统
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 07:58:04
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。
激光跟踪测量系统的基本原理:1 {: d, Y3 _ q5 t0 U! s( h
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。" u- @8 m& C, M' y. C/ ?, [ v
系统的组成:三维网技术论坛2 {, C: u1 q8 g; v
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。系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。三维网技术论坛( k4 G+ X+ q; o8 k/ Z
(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。
(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。
(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。三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa$ r& y( R* k. M2 ^' r; F2 c' ?
(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。三维网技术论坛+ u W3 x. H) j! _; i# J+ o" V+ I
(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。三维网技术论坛1 D: p5 p. b# P8 s2 M8 \/ b$ h
(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.
(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。三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa8 X) E; t7 S7 R2 L
系统的基本原理:
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。三维网技术论坛$ e' d% D- W: A9 l9 F# Z' ~; M) ]
激光跟踪仪的坐标测量是基于极坐标测量原理的.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。
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,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。
（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。
激光跟踪测量系统的基本原理:1 {: d, Y3 _ q5 t0 U! s( h
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。" u- @8 m& C, M' y. C/ ?, [ v
系统的组成:三维网技术论坛2 {, C: u1 q8 g; v
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。系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。三维网技术论坛( k4 G+ X+ q; o8 k/ Z
(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。
(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。
(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。三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa$ r& y( R* k. M2 ^' r; F2 c' ?
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(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。三维网技术论坛1 D: p5 p. b# P8 s2 M8 \/ b$ h
(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.
(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。三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa8 X) E; t7 S7 R2 L
系统的基本原理:
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。三维网技术论坛$ e' d% D- W: A9 l9 F# Z' ~; M) ]
激光跟踪仪的坐标测量是基于极坐标测量原理的.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。
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,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。
（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。
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