一種多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光測量領(lǐng)域，特別涉及一種多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光跟蹤儀是工業(yè)測量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測量儀器。具測量有精度高、效率高、測量空間大、簡單易用等特點，廣泛應(yīng)用于汽車制造、船舶制造、飛機(jī)制造、航空航天等領(lǐng)域。激光跟蹤儀實際上是一臺激光干涉測距和自動跟蹤的全站儀的結(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)行跟蹤測試，測量點的位置采用球坐標(biāo)進(jìn)行測量，將激光跟蹤儀的角度測量信息引入到測量結(jié)果中，由于激光跟蹤儀的測角精度有限，遠(yuǎn)距離測量時角度誤差對測量點的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用，降低了測量點的精度。

【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)行跟蹤測量，測量結(jié)果中由于角度誤差存在測量結(jié)果精度降低的問題，提供一種具有多路測量激光，工作更加穩(wěn)定的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)；其還包括N個以上激光跟蹤頭，N為3以上自然數(shù)；所述激光頭發(fā)射N路激光，N路激光分別發(fā)送至對應(yīng)激光跟蹤頭，每個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)實現(xiàn)激光干涉測距。
[0004]進(jìn)一步的，所述激光頭包括分光鏡、激光反射裝置、N路光電檢測裝置、N路激光發(fā)射器和N個位置敏感探測器；激光發(fā)射器、光電檢測裝置以及位置敏感探測器與所述激光跟蹤頭一一對應(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器及光電檢測裝置；
所述位置敏感探測器用于根據(jù)接收到的激光位置，調(diào)整其對應(yīng)的激光跟蹤頭的位置與角度；所述光電檢測裝置用于激光干涉狀態(tài)檢測，最終實現(xiàn)干涉光路距離的測量。
[0005]進(jìn)一步的，所述激光反射裝置為N個互相獨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應(yīng)。
[0006]進(jìn)一步的，所述激光跟蹤頭包括三維運(yùn)動平臺、圓弧導(dǎo)軌、圓弧運(yùn)動裝置(即與圓弧導(dǎo)軌配合實現(xiàn)圓弧運(yùn)動的機(jī)電裝置)、導(dǎo)軌滑塊、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、移動磁環(huán)以及跟蹤反射鏡，所述跟蹤反射鏡包括上端開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)包含一個以上組成環(huán)形的永磁體，各個永磁體磁場方向一致，優(yōu)選的永磁體個數(shù)為64、128或256個。
[0009]進(jìn)一步的，所述半球形反射鏡體包括半徑相同的測量反射鏡體與校準(zhǔn)反射鏡體兩種。
[0010]進(jìn)一步的，所述測量反射鏡體具有過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:相對于傳統(tǒng)的激光跟蹤儀僅有一路測量激光，測量點的位置采用球坐標(biāo)進(jìn)行測量，將激光跟蹤儀的角度測量信息引入到測量結(jié)果中，由于激光跟蹤儀的測角精度有限，遠(yuǎn)距離測量時角度誤差對測量點的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用，降低了測量點的精度。本發(fā)明提供的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)采用多邊定位法實現(xiàn)目標(biāo)靶鏡測量點的計算，每個激光跟蹤測量光路僅僅需要長度信息，大大提高了目標(biāo)靶鏡的空間位置測量精度。同時，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，不影響整體測量，大大增加了測量工作的穩(wěn)定性。
[0014]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明實施例1中多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例1中單個激光跟蹤頭校準(zhǔn)原理示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例1中測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)明實施例1中測量反射鏡體結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖6為本發(fā)明實施例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-位置敏感探測器，14-光電檢測裝置，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)動裝置。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(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施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
實施例1:如圖1-6所示，本實施例的目的在于克服傳統(tǒng)的激光跟蹤儀的測角精度有限，遠(yuǎn)距離測量時角度誤差對測量點的三維坐標(biāo)存在誤差放大作用的問題，本發(fā)明提供的多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(tǒng)采用多邊定位法實現(xiàn)目標(biāo)靶鏡測量點的計算，每個激光跟蹤測量光路僅僅需要長度信息，大大提高了目標(biāo)靶鏡的空間位置測量精度。多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測量系統(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個激光跟蹤頭3，每個激光跟蹤頭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路光電檢測裝置14、4路激光發(fā)射器11、4個位置敏感探測器13以及4個獨立的激光反射裝置15 (如激光反射平面鏡)；4路激光發(fā)射器11、4個位置敏感探測器13、4個獨立的激光反射裝置15、4路光電檢測裝置14與所述4個激光跟蹤頭3為分別一一對應(yīng)，可通過調(diào)整所述激光反射裝置的角度來調(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器13及光電檢測裝置14 ;
所述位置敏感探測器13用于根據(jù)接收到的激光位置，調(diào)整其對應(yīng)的激光跟蹤頭3的位置與角度；所述光電檢測裝置用于激光干涉狀態(tài)檢測，最終實現(xiàn)干涉光路距離的測量。
[0023]進(jìn)一步的，所述激光跟蹤頭3包括三維運(yùn)動平臺(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、移動磁環(huán)34、跟蹤反射鏡35以及圓弧運(yùn)動裝置36，所述跟蹤反射鏡35包括上端開口的固定球殼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)動平臺上，所述圓弧運(yùn)動裝置36安裝在圓弧導(dǎo)軌31上，并與所述圓弧導(dǎo)軌31配合實現(xiàn)圓弧運(yùn)動，所述導(dǎo)軌滑塊32安裝在所述圓弧運(yùn)動裝置36上，帶有移動磁環(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安裝在所述移動磁環(huán)34上方，當(dāng)移動磁環(huán)34隨旋轉(zhuǎn)電機(jī)33轉(zhuǎn)動時，所述跟蹤反射鏡35在磁力的作用下跟隨轉(zhuǎn)動；同時當(dāng)所述導(dǎo)軌滑塊32在圓弧運(yùn)動裝置的帶動下運(yùn)動時，所述跟蹤反射鏡35同樣會在磁力的作用下跟隨運(yùn)動；安裝完畢后，由于采用鑲嵌磁環(huán)353與移動磁環(huán)34配合實現(xiàn)非接觸轉(zhuǎn)動，半球型反射鏡體352在運(yùn)動過程中，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)動導(dǎo)軌精度無關(guān)，簡化了現(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