[發(fā)明專利]具有球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)及其補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310718319.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103743338B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志剛;張雄飛;周揚(yáng)理;李逸群;龔海;呂濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01C21/00;G01C25/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光跟蹤測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種具有球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在飛機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板等大型裝備的生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要對(duì)其生產(chǎn)中的零件尺寸和裝配過(guò)程中的位姿等進(jìn)行精確測(cè)量。

在目前使用的大尺寸測(cè)量設(shè)備中，激光跟蹤測(cè)量設(shè)備由于其高精度和測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，激光跟蹤測(cè)量主要有球坐標(biāo)測(cè)量法和多邊距離法，其中球坐標(biāo)測(cè)量法中測(cè)量過(guò)程中的角度誤差會(huì)隨著測(cè)量距離的增加成比例放大；多邊距離測(cè)量法中使用最小二乘法等優(yōu)化算法，將目標(biāo)到多臺(tái)發(fā)射機(jī)的距離值進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，不會(huì)有角度誤差的引入。但是多邊法測(cè)量過(guò)程中干涉測(cè)量精度確定的情況下，改變激光束指向的跟蹤機(jī)構(gòu)的球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差會(huì)引入較大的誤差到最后的距離測(cè)量中。傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量設(shè)備中對(duì)激光跟蹤測(cè)量機(jī)構(gòu)的球面回轉(zhuǎn)精度要求高，加工制造難度大、成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供具有球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)，能夠在降低激光跟蹤機(jī)構(gòu)的加工制造難度的情況下，使激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)保持高的測(cè)量精度。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)，包括：放置于桌面上的水平轉(zhuǎn)臺(tái)，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有支架，支架上安裝有球面回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述球面回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括標(biāo)準(zhǔn)球、中心開(kāi)口的支撐板、第一位移傳感器、第二位移傳感器，以及激光頭，其中，標(biāo)準(zhǔn)球設(shè)置于支架的中心，支撐板的中心開(kāi)口穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)球后安裝于支架上，第一位移傳感器、第二傳感器，以及激光頭安裝于支撐板上，其中，第一位移傳感器和第二傳感器位于激光頭所射激光束的反向延長(zhǎng)線上，并且位于標(biāo)準(zhǔn)球的兩側(cè)。

所述支架上連接有用于帶動(dòng)支架轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。

包括標(biāo)第一準(zhǔn)球固定架，第一固定架設(shè)置于桌面上，標(biāo)準(zhǔn)球固定安裝于第一標(biāo)準(zhǔn)球固定架上。

還包括機(jī)架、以及交叉安裝于機(jī)架上的第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)；支架安裝于機(jī)架上，第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)的內(nèi)環(huán)交叉處安裝有用于推動(dòng)支撐板旋轉(zhuǎn)的推桿，并且第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)分別與中空力矩電機(jī)連接，通過(guò)中空力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)推桿調(diào)整球面回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的位置。

所述支架包括設(shè)置于桌面上的第二準(zhǔn)球固定架，第二準(zhǔn)球固定架上套設(shè)有支撐架，支撐架安裝于機(jī)架上，支撐板安裝于支撐架上端。

所述中空力矩電機(jī)通過(guò)夾具與第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)的外環(huán)連接。

所述推桿通過(guò)軸承與第一滾柱軸環(huán)和第二滾柱軸環(huán)相連接，并且推桿的軸線位于的回轉(zhuǎn)中心。

一種具有球面回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

1）獲得標(biāo)定量：兩個(gè)位移傳感器之間的距離D、標(biāo)準(zhǔn)球的半徑R、激光出射點(diǎn)到第二位移傳感器的距離A1；

2）獲得測(cè)量量：激光出射點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離A2，以及第一位移傳感器和第二傳感器分別到標(biāo)準(zhǔn)球球面的距離B和C；

3）根據(jù)上述標(biāo)定量和測(cè)量量，求目標(biāo)點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)球球心的距離，通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)球球心的距離補(bǔ)償?shù)艏す忸^相對(duì)于回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)，具體的計(jì)算公式如下：