[發(fā)明專利]一種多光路自校準(zhǔn)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510099842.1
• 申請(qǐng)日: 2015-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN104807437B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張白;康學(xué)亮;潘俊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C3/00
• 分類號(hào): G01C3/00;G01C3/02;G01C15/00
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 林輝輪,王蕓

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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

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。

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。

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一一對(duì)應(yīng)。

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)。

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)選的緯度為60±10度處。

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)。

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。

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。

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。

優(yōu)選的，，所述校準(zhǔn)反射鏡體的端平面位于上半球緯度為45±10度處。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。