一種多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光跟蹤儀是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測(cè)量?jī)x器。具測(cè)量有精度高、效率高、測(cè)量空間大、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、船舶制造、飛機(jī)制造、航空航天等領(lǐng)域。激光跟蹤儀實(shí)際上是一臺(tái)激光干涉測(cè)距和自動(dòng)跟蹤的全站儀的結(jié)合，通常由激光頭、激光跟蹤頭、靶鏡、環(huán)境補(bǔ)償器等附件組成；傳統(tǒng)的激光跟蹤儀僅使用一路激光進(jìn)行跟蹤測(cè)試，測(cè)量點(diǎn)的位置采用球坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，將激光跟蹤儀的角度測(cè)量信息引入到測(cè)量結(jié)果中，由于激光跟蹤儀的測(cè)角精度有限，遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)角度誤差對(duì)測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用，降低了測(cè)量點(diǎn)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)僅一路激光進(jìn)行跟蹤測(cè)量，測(cè)量結(jié)果中由于角度誤差存在測(cè)量結(jié)果精度降低的問(wèn)題，提供一種具有多路測(cè)量激光，工作更加穩(wěn)定的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)；其還包括N個(gè)以上激光跟蹤頭，N為3以上自然數(shù)；所述激光頭發(fā)射N(xiāo)路激光，N路激光分別發(fā)送至對(duì)應(yīng)激光跟蹤頭，每個(gè)激光跟蹤頭均將自身接收到的一路激光反射至靶鏡，靶鏡將各路激光原路反射回激光頭，在激光頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)激光干涉測(cè)距。
[0004]進(jìn)一步的，所述激光頭包括分光鏡、激光反射裝置、N路光電檢測(cè)裝置、N路激光發(fā)射器和N個(gè)位置敏感探測(cè)器；激光發(fā)射器、光電檢測(cè)裝置以及位置敏感探測(cè)器與所述激光跟蹤頭一一對(duì)應(yīng)；
所述分光鏡將激光發(fā)射器發(fā)射出的激光分別分光至光電檢測(cè)裝置和激光反射裝置，N路激光分別被所述激光反射裝置反射至對(duì)應(yīng)激光跟蹤頭，激光跟蹤頭將接收到的激光反射至靶鏡，并將從靶鏡原路反射回的回路激光原路反射回激光反射裝置，經(jīng)激光反射裝置反射的回路激光由分光鏡分光至位置敏感探測(cè)器及光電檢測(cè)裝置；
所述位置敏感探測(cè)器用于根據(jù)接收到的激光位置，調(diào)整其對(duì)應(yīng)的激光跟蹤頭的位置與角度；所述光電檢測(cè)裝置用于激光干涉狀態(tài)檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)干涉光路距離的測(cè)量。
[0005]進(jìn)一步的，所述激光反射裝置為N個(gè)互相獨(dú)立的激光平面反射鏡，所述激光平面反射鏡與所述激光跟蹤頭對(duì)應(yīng)。
[0006]進(jìn)一步的，所述激光跟蹤頭包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、圓弧導(dǎo)軌、圓弧運(yùn)動(dòng)裝置(即與圓弧導(dǎo)軌配合實(shí)現(xiàn)圓弧運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置)、導(dǎo)軌滑塊、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、移動(dòng)磁環(huán)以及跟蹤反射鏡，所述跟蹤反射鏡包括上端開(kāi)口的固定球殼以及半球形反射鏡體；所述半球形反射鏡體的底部設(shè)置有鑲嵌磁環(huán)。
[0007]進(jìn)一步的，所述鑲嵌磁環(huán)位于所述半球形反射鏡體下半球，優(yōu)選的瑋度為60± 10度處。
[0008]進(jìn)一步的，所述鑲嵌磁環(huán)包含一個(gè)以上組成環(huán)形的永磁體，各個(gè)永磁體磁場(chǎng)方向一致，優(yōu)選的永磁體個(gè)數(shù)為64、128或256個(gè)。
[0009]進(jìn)一步的，所述半球形反射鏡體包括半徑相同的測(cè)量反射鏡體與校準(zhǔn)反射鏡體兩種。
[0010]進(jìn)一步的，所述測(cè)量反射鏡體具有過(guò)球心的端平面作為激光反射面。
[0011]進(jìn)一步的，所述校準(zhǔn)反射鏡體的激光反射面為共球心三正交平面。
[0012]優(yōu)選的，，所述校準(zhǔn)反射鏡體的端平面位于上半球瑋度為45±10度處。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:相對(duì)于傳統(tǒng)的激光跟蹤儀僅有一路測(cè)量激光，測(cè)量點(diǎn)的位置采用球坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，將激光跟蹤儀的角度測(cè)量信息引入到測(cè)量結(jié)果中，由于激光跟蹤儀的測(cè)角精度有限，遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)角度誤差對(duì)測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用，降低了測(cè)量點(diǎn)的精度。本發(fā)明提供的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)采用多邊定位法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)靶鏡測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算，每個(gè)激光跟蹤測(cè)量光路僅僅需要長(zhǎng)度信息，大大提高了目標(biāo)靶鏡的空間位置測(cè)量精度。同時(shí)，在保證3路激光不斷光的情況下，其它任意激光光路出現(xiàn)意外斷光，不影響整體測(cè)量，大大增加了測(cè)量工作的穩(wěn)定性。
[0014]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中單個(gè)激光跟蹤頭校準(zhǔn)原理示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中測(cè)量反射鏡體激光跟蹤頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中校準(zhǔn)反射鏡體激光跟蹤頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中測(cè)量反射鏡體結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中校準(zhǔn)反射鏡體結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖中標(biāo)記:1_激光頭，11-激光發(fā)射器，12-分光鏡，13-位置敏感探測(cè)器，14-光電檢測(cè)裝置，15-激光反射裝置，2-靶鏡，3-激光跟蹤頭，31-圓弧導(dǎo)軌，32-導(dǎo)軌滑塊，33-旋轉(zhuǎn)電機(jī)，34-移動(dòng)磁環(huán)，35-跟蹤反射鏡，351-固定球殼，352-半球形反射鏡體，353-鑲嵌磁環(huán)，354-端平面，355-三正交平面，36-圓弧運(yùn)動(dòng)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1:如圖1-6所示，本實(shí)施例的目的在于克服傳統(tǒng)的激光跟蹤儀的測(cè)角精度有限，遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)角度誤差對(duì)測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用的問(wèn)題，本發(fā)明提供的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)采用多邊定位法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)靶鏡測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算，每個(gè)激光跟蹤測(cè)量光路僅僅需要長(zhǎng)度信息，大大提高了目標(biāo)靶鏡的空間位置測(cè)量精度。多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)；其包括如圖1所示的激光頭I以及靶鏡2，還包括4個(gè)激光跟蹤頭3 ;所述激光頭I發(fā)射4路激光，4路激光分別發(fā)送至4個(gè)激光跟蹤頭3，每個(gè)激光跟蹤頭3均將自身接收到的一路激光反射至靶鏡2。
[0022]進(jìn)一步的，所述激光頭I包括分光鏡12、4路光電檢測(cè)裝置14、4路激光發(fā)射器11、4個(gè)位置敏感探測(cè)器13以及4個(gè)獨(dú)立的激光反射裝置15 (如激光反射平面鏡)；4路激光發(fā)射器11、4個(gè)位置敏感探測(cè)器13、4個(gè)獨(dú)立的激光反射裝置15、4路光電檢測(cè)裝置14與所述4個(gè)激光跟蹤頭3為分別一一對(duì)應(yīng)，可通過(guò)調(diào)整所述激光反射裝置的角度來(lái)調(diào)整激光的反射角度。；
所述分光鏡12將激光發(fā)射器11發(fā)射出的激光分別分光至光電檢測(cè)裝置14和激光反射裝置15，激光跟蹤頭3將激光反射裝置15反射來(lái)的激光反射至靶鏡2，并將從靶鏡2原路反射回的回路激光原路反射回激光反射裝置15，經(jīng)激光反射裝置15反射的回路激光由分光鏡12分光至位置敏感探測(cè)器13及光電檢測(cè)裝置14 ;
所述位置敏感探測(cè)器13用于根據(jù)接收到的激光位置，調(diào)整其對(duì)應(yīng)的激光跟蹤頭3的位置與角度；所述光電檢測(cè)裝置用于激光干涉狀態(tài)檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)干涉光路距離的測(cè)量。
[0023]進(jìn)一步的，所述激光跟蹤頭3包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(圖3與圖4所示)、圓弧導(dǎo)軌31、導(dǎo)軌滑塊32、旋轉(zhuǎn)電機(jī)33、移動(dòng)磁環(huán)34、跟蹤反射鏡35以及圓弧運(yùn)動(dòng)裝置36，所述跟蹤反射鏡35包括上端開(kāi)口的固定球殼351以及半球形反射鏡體352 ;所述半球形反射鏡體352的底部設(shè)置有鑲嵌磁環(huán)353，所述固定球殼351用于固定所述半球形反射鏡體352。
[0024]所述圓弧導(dǎo)軌31安裝在所述三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述圓弧運(yùn)動(dòng)裝置36安裝在圓弧導(dǎo)軌31上，并與所述圓弧導(dǎo)軌31配合實(shí)現(xiàn)圓弧運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)軌滑塊32安裝在所述圓弧運(yùn)動(dòng)裝置36上，帶有移動(dòng)磁環(huán)34的旋轉(zhuǎn)電機(jī)33安裝在所述導(dǎo)軌滑塊32上，所述跟蹤反射鏡35安裝在所述移動(dòng)磁環(huán)34上方，當(dāng)移動(dòng)磁環(huán)34隨旋轉(zhuǎn)電機(jī)33轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述跟蹤反射鏡35在磁力的作用下跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)當(dāng)所述導(dǎo)軌滑塊32在圓弧運(yùn)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述跟蹤反射鏡35同樣會(huì)在磁力的作用下跟隨運(yùn)動(dòng)；安裝完畢后，由于采用鑲嵌磁環(huán)353與移動(dòng)磁環(huán)34配合實(shí)現(xiàn)非接觸轉(zhuǎn)動(dòng)，半球型反射鏡體352在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其球心僅與半球型反射鏡體352以及固定球殼351的精度有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌精度無(wú)關(guān)，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有激光跟蹤裝置，提高了系統(tǒng)精度。
[0025]進(jìn)一步的，所述鑲嵌磁環(huán)353位于所述半球形反射鏡體下半球，優(yōu)選瑋度為60度處。
[0026]進(jìn)一步的，所述固定球殼351與半球形反射鏡體3