摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了美國(guó)API公司激光跟蹤的原理、組成和主要特點(diǎn),推薦了激光跟蹤儀的應(yīng)用領(lǐng)域,介紹激光跟蹤儀在機(jī)床校準(zhǔn)領(lǐng)域的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:激光跟蹤儀 機(jī)床誤差校準(zhǔn)
1.激光跟蹤儀原理和組成
激光跟蹤儀是建立在激光技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)上的一種新型空間坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),它的基本原理是:跟蹤頭發(fā)出的激光對(duì)目標(biāo)反射器進(jìn)行跟蹤,通過儀器的雙軸測(cè)角系統(tǒng)及激光干涉測(cè)距系統(tǒng)(或紅外絕對(duì)測(cè)距)確定目標(biāo)反射器在球坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo),通過儀器自身的校準(zhǔn)參數(shù)和氣象傳感器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)誤差和大氣環(huán)境誤差進(jìn)行補(bǔ)償,從而得到更精確的空間坐標(biāo)。
激光跟蹤儀的硬件包括:(1)角度測(cè)量部件;(2)距離測(cè)量部件;(3)跟蹤控制部件;(4)系統(tǒng)控制器部件;(5)支撐部件。為了提高激光跟蹤儀的測(cè)量效率和自動(dòng)化程度,激光跟蹤儀還備有一些專用附件,如利用數(shù)字式溫度傳感器和氣壓傳感器對(duì)氣象參數(shù)進(jìn)行測(cè)定和修正,利用遙控器在鏡站對(duì)測(cè)站進(jìn)行操作和控制。
激光跟蹤儀的軟件是測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分,軟件主要包括:(1)儀器控制與坐標(biāo)測(cè)量軟件;(2)系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件;(3)分析與計(jì)算軟件等。激光跟蹤儀的測(cè)量方式包括靜態(tài)點(diǎn)測(cè)量、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤測(cè)量、對(duì)目標(biāo)連續(xù)采樣、格網(wǎng)采樣和表面測(cè)量等。激光跟蹤儀的測(cè)量結(jié)果可以用坐標(biāo)方式或圖形方式顯示。
1.API激光跟蹤儀的特點(diǎn)
API公司是激光跟蹤儀的原創(chuàng)發(fā)明者,近年來(lái)公司不斷創(chuàng)新,將激光跟蹤測(cè)量技術(shù)推到了一個(gè)全新的高度。傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線遮擋問題,經(jīng)過API公司的不懈努力,目前已經(jīng)有兩套行之有效的解決方案,一是絕對(duì)測(cè)距技術(shù)(Absolute Distance Meter,ADM),二是智能測(cè)頭技術(shù)(IntelliProbe)。
API的絕對(duì)測(cè)距(ADM)技術(shù)允許跟蹤過程中斷光,將靶球放回到目標(biāo)位置,再將跟蹤頭指向靶球即可恢復(fù)跟蹤和測(cè)量。該技術(shù)基于紅外光脈沖反射拍頻計(jì)數(shù)進(jìn)行絕對(duì)測(cè)距,在10m內(nèi)精度高達(dá)0.02mm。
API激光跟蹤儀的特點(diǎn)如下:
1. 激光發(fā)生器直接安裝在旋轉(zhuǎn)軸上
2. 實(shí)現(xiàn)最短光路
3. 儀器體積最小化,高便攜性
4. 熱對(duì)稱,高穩(wěn)定性
5. 測(cè)量范圍最大化
API還發(fā)明了獨(dú)特的6D測(cè)量靶標(biāo),這是一種主動(dòng)式靶標(biāo),靶標(biāo)內(nèi)的反射器用于測(cè)量空間坐標(biāo),靶標(biāo)中集成了光學(xué)系統(tǒng)、光電位移探測(cè)裝置、伺服控制機(jī)構(gòu)和光電編碼盤等硬件,系統(tǒng)軟件根據(jù)各傳感器的輸出量和6D數(shù)學(xué)模型計(jì)算出靶標(biāo)的空間姿態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的6D測(cè)量。
API激光跟蹤儀最突出的特點(diǎn)是緊湊和靈巧,這一特點(diǎn)來(lái)源于超卓的智能軸系設(shè)計(jì)技術(shù),該設(shè)計(jì)將干涉儀(IFM)、絕對(duì)距離儀(Turbo ADM)和數(shù)字處理系統(tǒng)等重要的測(cè)量部件都集成在中心軸上,使出射的激光不需要經(jīng)過反射鏡或者柔性光纖,不僅使儀器小巧緊湊,而且消除了溫度變形和漂移等重要的誤差源。
1.激光跟蹤儀的應(yīng)用領(lǐng)域
API高品質(zhì)激光跟蹤儀自從進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái),得到了越來(lái)越多的中國(guó)用戶的喜愛,目前在中國(guó)激光跟蹤儀市場(chǎng)中占有最大份額,API激光跟蹤儀在以下工業(yè)制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
(1)航空工業(yè):飛機(jī)型架的定位安裝,飛機(jī)外形尺寸檢測(cè),大型零部件檢測(cè),飛機(jī)維修等;
(2)航天工業(yè):飛行器外形檢測(cè),重要部件安裝位置檢測(cè),導(dǎo)軌檢測(cè)等;
(3)汽車工業(yè):汽車生產(chǎn)線檢測(cè),白車身檢測(cè),汽車工裝卡具的檢測(cè)與調(diào)整,逆向工程等(下文將對(duì)汽車工業(yè)應(yīng)用作詳細(xì)介紹);
(4)造船工業(yè):船舶外形尺寸檢測(cè),重要部件安裝位置檢測(cè),逆向工程等;
(5)科學(xué)研究領(lǐng)域:高能粒子加速器的定期檢測(cè)與調(diào)整,重要核心部件的安裝、調(diào)整與檢測(cè)等;
(6)電子工業(yè):雷達(dá)表面形狀的檢測(cè),雷達(dá)安裝位置檢測(cè)等;
(7)重型機(jī)械行業(yè):重要大型部件的尺寸檢測(cè),逆向工程應(yīng)用等。
2.#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#激光跟蹤儀機(jī)床“機(jī)床整體不規(guī)則誤差映射”技術(shù)
API激光跟蹤儀緊湊靈巧的特點(diǎn)和高品質(zhì)性能,在機(jī)床校準(zhǔn)領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。API公司參與的一項(xiàng)新“機(jī)床整體不規(guī)則誤差映射”新技術(shù)的開發(fā)與研究。該技術(shù)是給予機(jī)床及類似的動(dòng)力結(jié)構(gòu)的誤差測(cè)量、建模和補(bǔ)償?shù)募夹g(shù),其中采用了API先進(jìn)的激光跟蹤儀或干涉儀為測(cè)量?jī)x器,對(duì)機(jī)床的誤差進(jìn)行采樣測(cè)量。
4.1機(jī)床的誤差
Cnc數(shù)控機(jī)床的幾何誤差綜合起來(lái)有21項(xiàng),其中每軸有6項(xiàng)誤差(定位誤差,兩方向直線度誤差,俯仰角,偏擺角和滾動(dòng)角)。3軸一共18項(xiàng)再加上3軸的垂直度誤差,總計(jì)21項(xiàng)。
4.2機(jī)床整體不規(guī)則誤差映射
具體的測(cè)量和計(jì)算方法如下:
l 在機(jī)床整個(gè)工作空間內(nèi),隨機(jī)測(cè)量個(gè)個(gè)點(diǎn)位和矢量。
l 不限制3軸到6軸或者加轉(zhuǎn)臺(tái)的誤差映射。
l 不限制設(shè)配,可以是機(jī)床,三坐標(biāo)或者機(jī)器人。。。。。。
l 可通過球桿儀測(cè)試,切削測(cè)試,激光對(duì)角線測(cè)試校驗(yàn)精度
應(yīng)用實(shí)例:
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