光學(xué)檢測作業(yè)

1、希望對大家有所幫助.多謝您的瀏覽!光學(xué)檢測報告激光跟蹤儀專業(yè)：光電信息工程班級：XXXXXX學(xué)號：XXXXXX主名：XX激光跟蹤儀1. 激光跟蹤儀的定義激光跟蹤儀是一臺以激光為測距手段配以反射標(biāo)靶的儀器，它同 時配有繞兩個軸轉(zhuǎn)動的測角機(jī)構(gòu)，形成一個完整球坐標(biāo)測量系統(tǒng)?？?以用它來測量靜止U標(biāo)，跟蹤和測量移動H標(biāo)或它們的組合。2. 激光跟蹤儀的組成激光跟蹤測量系統(tǒng)（Laser Tracker System）是工業(yè)測量系統(tǒng)中 一種高精度的大尺寸測量儀器。它集合了激光干涉測距技術(shù)、光電探 測技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算理論等各 種先進(jìn)技術(shù)，對空間運(yùn)動U標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實(shí)時測量U標(biāo)的

2、空間三維坐 標(biāo)。它具有高精度、高效率、實(shí)時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等 特點(diǎn)，適合于大尺寸工件配裝測量。激光跟蹤測量系統(tǒng)基本都是山激光跟蹤頭（跟蹤儀）、控制器、 用戶計(jì)算機(jī)、反射器（靶鏡）及測量附件等組成。傳感器頭：讀取角度和距離測量值。激光跟蹤器頭圉繞著兩根正 交軸旋轉(zhuǎn)。每根軸具有一個編碼器用于角度測量和一只直接供電的DC 電動機(jī)來進(jìn)行遙控移動。傳感器頭的油缸包含了一個測量距離差的單 頻激光干涉測距儀（IFM）,還有一個絕對距離測量裝置（ADM）。激光 束通過安裝在傾斜軸和旋轉(zhuǎn)軸交義處的一面鏡子直指反射器。激光束 也用作為儀器的平行瞄正軸。挨著激光干涉儀的光電探測器（PSD）接 收部分反射

3、光束，使跟蹤器跟隨反射?？刂破鳎喊娫?、編碼器和干涉儀用計(jì)數(shù)器、電動機(jī)放大器、 跟蹤處理器和網(wǎng)卡跟蹤處理器將跟蹤器內(nèi)的信號轉(zhuǎn)化成角度和距離觀 測值，通過局域網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用計(jì)算機(jī)上，同理從計(jì)算機(jī)中發(fā) 出的指令也可以通過跟蹤處理器進(jìn)行轉(zhuǎn)換再傳送給跟蹤器，完成測量 操作。應(yīng)用計(jì)算機(jī)：加載了工業(yè)用的專業(yè)配套軟件，用來發(fā)出測量指令 和接收測量數(shù)據(jù)。反射器（靶標(biāo)）：是激光跟蹤測量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。作為光 學(xué)逆反射器，它把所有沿光軸方向入射的光線沿原路反射回去，進(jìn)入 干涉系統(tǒng)，與參考光發(fā)生干涉實(shí)現(xiàn)對位移的高精度測量；作為測量系 統(tǒng)的測頭，它直接與被測物體接觸，用U標(biāo)反射鏡中心的坐標(biāo)值來描 述被測對

4、象的形狀和尺寸。測量附件：包括三角支架、手推服務(wù)小車等。支架用來固定激光 跟蹤儀，調(diào)整高度，保證各種測量模式的穩(wěn)定性，且三角支架底座帶 輪子，可方便地移動激光跟蹤儀。手推服務(wù)小車則可裝載控制器等設(shè) 備，運(yùn)送方便快捷。3. 激光跟蹤測量系統(tǒng)的工作基本原理如圖b激光跟蹤測量系統(tǒng)的工作基本原理是在H標(biāo)點(diǎn)上安置一 個反射器，跟蹤頭發(fā)出的激光射到反射器上，乂返回到跟蹤頭，當(dāng)H 標(biāo)移動時，跟蹤頭調(diào)整光束方向來對準(zhǔn)LI標(biāo)。同時，返回光束為檢測 系統(tǒng)所接收，用來測算LI標(biāo)的空間位置。簡單的說，激光跟蹤測量系 統(tǒng)的所要解決的問題是靜態(tài)或動態(tài)地跟蹤一個在空間中運(yùn)動的點(diǎn)，同3 / 7希望對大家有所幫助.多謝您的瀏覽

5、!時確定U標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。4 / 7希望對大家有所幫助.名謝您的瀏覽!其中角度值山安裝在跟蹤頭上的兩個編碼器給出,距離值山跟蹤頭的激光干涉儀給岀。圖2.漱光跟蹤系統(tǒng)坐標(biāo)測笊聯(lián)理4. 激光跟蹤系統(tǒng)坐標(biāo)測量原理如圖2,設(shè)P ( x, y, z)為被測空間點(diǎn)，假設(shè)點(diǎn)P到點(diǎn)Q的距離 為L, 0P與z軸夾角及x軸的夾角已知，則有如下關(guān)系：x = L sin B cos a y = L sin B sin a z = L cos B6 / #希望對大家有所幫助.名謝您的瀏覽!6 / #希望對大家有所幫助.名謝您的瀏覽!liiwr-ntechauLsmBeamspliticrPohiizinbeam s-p

6、lil(CEl-sserinicifciomclci5. 激光跟蹤儀的工作原理：激光跟蹤儀測量原理，通過極坐標(biāo)法測得空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)。如圖3,干涉 法測量模式是山激光器發(fā)岀一束激光，經(jīng)過干涉光路、半透半反鏡，以及可在水 平和垂直方向轉(zhuǎn)動的雙軸轉(zhuǎn)鏡，RcliiinrncCtdr6 / #希望對大家有所幫助.名謝您的瀏覽!6 / #希望對大家有所幫助.名謝您的瀏覽!kcccivcr丁rwking minwnwtnrValua!m<M«wContrwlUnit圖3激光跟蹤儀的工作原理圖射向H標(biāo)反射器。入射光線原路返回，在半透半反鏡的作用下一部分光束進(jìn)入干 涉光路，與參考光束進(jìn)行干涉，

7、測量LI標(biāo)位置的改變量；另一束光進(jìn)入位置檢 測器，測出進(jìn)入逆反射器的入射光束與逆反射器主光軸的偏差，將此偏差信號 輸入控制電路，并山馬達(dá)驅(qū)動雙軸轉(zhuǎn)鏡沿水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)，使激光始終入 射到反射器，從而實(shí)現(xiàn)激光跟蹤儀對H標(biāo)的連續(xù)跟蹤。如果在跟蹤過程中激光被 打斷，則需要將反射器放回鳥巢初始化，然后重新測量。而絕對距離測量模式 則是采用了一種“相位偏移”技術(shù)計(jì)算岀雙軸轉(zhuǎn)鏡到斷光處的距離，當(dāng)反射器接 收到激光后自動初始化距離參數(shù)，從而繼續(xù)測量。6. 目標(biāo)靶鏡原理入射靶鏡的光束將沿原路返回。7. 激光跟蹤儀的精度因素山于激光跟蹤儀是利用激光測距，所以測距精度很高，但角度編碼器隨著距 離的加大帶來的位置

8、誤差亦很大，所以跟蹤儀本身主要是角度誤差。在激光跟蹤儀的應(yīng)用中靶標(biāo)對測量精度的影響亦不可忽視，通常靶標(biāo)外形為 球形，內(nèi)部為3個互相垂直的反射鏡（CCR） o若三個反射鏡的角點(diǎn)和外球的中 心不重合或3個反射鏡面相互不垂直都會引起誤差，因此在同一次測量中推薦使 用同一個反射鏡，同時反射鏡不要繞自身光軸轉(zhuǎn)動。激光本身受大氣溫度、壓力、濕度及氣流流動的影響，所以大氣參數(shù)的補(bǔ)償 對此儀器的正常使用十分關(guān)鍵。測母衲度影響夕卜部”1寢內(nèi)拙內(nèi)衰化豪條件測fit “境一）大F澎度空氣粉塵周網(wǎng)超度目標(biāo)檜定性大化壓遍停外羿振動斧圖5激光跟蹤儀的精度I大1素圖9.激光跟蹤儀的應(yīng)用激光跟蹤儀配備了高精度的水平和垂直角度

9、編碼器，實(shí)現(xiàn)精確的角度測 量；專利的探卡激光干涉儀實(shí)現(xiàn)精確的相對距離測量；高精度的絕對測距儀則實(shí) 現(xiàn)快速檢測。這些特點(diǎn)彌補(bǔ)了對大型構(gòu)件的傳統(tǒng)測量方法一一經(jīng)緯儀法的不足之 處，例如人工測量的效率相對較低、觀測精度差等缺點(diǎn)。激光跟蹤測量系統(tǒng)測量 范用大、攜帶方便、對環(huán)境要求不高.適合現(xiàn)場作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，使它的應(yīng)用領(lǐng)域逐 漸擴(kuò)大。在重型機(jī)械制造業(yè)中，大尺寸部件的檢測和逆向工程常采用激光跟蹤 測量系統(tǒng)。在零部件生產(chǎn)中，該系統(tǒng)可以快速精確地檢驗(yàn)每個成品零部件的尺寸 是否與設(shè)計(jì)尺寸完全一致，同時迅速地?cái)?shù)字化零部件的物理模型，得到的數(shù)字化 文件可以用各種方法處理從而得出測量結(jié)果。在機(jī)械領(lǐng)域中，逆向工程 (Rev

10、erse Engineering)是在沒有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整以及沒有CAD 模型的情況下，按照現(xiàn)有零件的模型(稱為零件原形)，利用各種數(shù)字化技術(shù)及 CAD技術(shù)重新構(gòu)造原形CAD模型的過程。CMM是逆向工程中的接觸式測量方法， 山于激光跟蹤測量系統(tǒng)的原理也是基于三維坐標(biāo)測量的方法，所以這套系統(tǒng)也在 逆向工程中應(yīng)用。激光跟蹤測量系統(tǒng)對工件模型進(jìn)行掃描測量后建立數(shù)據(jù)模型， 由數(shù)據(jù)模型生成可以被加工中心識別的加工程序，從而加工出模具。三維管片和模具測量系統(tǒng)就是激光跟蹤測量系統(tǒng)的一個工程實(shí)踐應(yīng)用,通過 跟蹤測量已經(jīng)制成成品的管片各面上的空間點(diǎn)的坐標(biāo)，經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換糾正，將 各面上的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成平

11、面或曲面，檢驗(yàn)管片的尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的偏差，以便判 斷成品的質(zhì)量是否合格。比起傳統(tǒng)的檢測測量方法，此套系統(tǒng)測量速度快，能在 短時間內(nèi)采集大量空間數(shù)據(jù)點(diǎn)信息，同時可以直接處理數(shù)據(jù)，給出成果報表，工 作效率高，也大大節(jié)省了人力物力，一般只需要一個計(jì)算機(jī)操控人員及一個手持 反射器移動的作業(yè)人員。該套系統(tǒng)同樣也適用于制造管片的模具的測量檢測。在汽車工業(yè)領(lǐng)域中，激光跟蹤測量系統(tǒng)常用來在線檢測車身、測量汽車外形、 汽車工裝檢具的檢測與調(diào)整。通過激光跟蹤儀采集汽車不同部位的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再 進(jìn)行拼接得到完整的汽車曲面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用三維造型軟件得到汽車三維模型， 在測量過程中，應(yīng)調(diào)整好激光跟蹤儀與汽車的相對位置，盡

12、量減小角向測量長度, 提高汽車點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度。如果激光跟蹤儀能配合輕便型三坐標(biāo)測量機(jī)等精密測量 設(shè)備連接測量，則能對汽車輪廓等大型零件表面不易測量的凹槽等部位進(jìn)行測 量，得到較高精度的汽車點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提高汽車車身曲面擬合的精度。另外，汽車的生產(chǎn)線都需要以最高級別的自動化程度和準(zhǔn)確性進(jìn)行定期檢 測，以進(jìn)行重復(fù)性和適產(chǎn)性的測試。激光跟蹤測量系統(tǒng)這種移動坐標(biāo)測量設(shè)備， 適合工業(yè)現(xiàn)場使用，在檢測工程中使汽車生產(chǎn)的停工期大幅縮短，在生產(chǎn)線上的 工裝、夾具和檢具也能進(jìn)行精密的現(xiàn)場檢測。Leica的LTD800激光跟蹤測量系 統(tǒng)已經(jīng)在萊比錫工廠的BMW新車試生產(chǎn)階段運(yùn)用于生產(chǎn)線工具裝備的檢測中。在航天航空制造業(yè)

13、領(lǐng)域，飛行器具有外形尺寸及重量大、外部結(jié)構(gòu)特殊、部 件之間相互位置關(guān)系要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。E行器的裝配通常是在各部件分別安裝后 再進(jìn)行總體裝配，在部裝的某些環(huán)節(jié)和總裝的整個過程中都需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢 測。在飛行器裝配過程中的測量誤差可能會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，因此必須要確保 航天航空領(lǐng)域測量的精確性。激光跟蹤測量系統(tǒng)的現(xiàn)場性和實(shí)時性以及它的高精 度性都滿足了飛機(jī)行架的定位安裝，飛機(jī)外形尺寸的檢測，零部件的檢測，飛機(jī) 的維修等丄程項(xiàng)LJ的需要。測量一架大型飛機(jī)的內(nèi)外形尺寸，首先要確定整架飛機(jī)的空間坐標(biāo)，保證所 要測量到的外形尺寸空間點(diǎn)都在一個坐標(biāo)系中，要求布置足夠的測站，這些測站 就保證了飛機(jī)上、下、左、

14、右、前、后等整個外形都在激光跟蹤儀測量范圍內(nèi)。 其次要保證飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，測量過程中不能產(chǎn)生移動。激光跟蹤儀在每一個 測站測量某一個區(qū)域的飛機(jī)外形坐標(biāo)點(diǎn)，將各個測站的E機(jī)外形坐標(biāo)連接起來就 構(gòu)成整架E機(jī)的外形尺寸坐標(biāo)，將這些點(diǎn)處理后就形成了 E機(jī)外形的數(shù)字模型。 激光跟蹤測量系統(tǒng)掃描范圍大，采集數(shù)據(jù)速度快，數(shù)據(jù)釆集量大，精度高，大大 提高了工作效率。在造船工業(yè)領(lǐng)域中，激光跟蹤測量系統(tǒng)常用于輪船外形尺寸的檢測，重要 部件安裝位置的檢測，逆向丄程等。激光跟蹤測量系統(tǒng)的高精度，激光束射程遠(yuǎn), 在制造業(yè)、機(jī)械業(yè)、質(zhì)量控制業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诖笮筒考?、機(jī)械零件的測量檢測能更有 效地實(shí)現(xiàn)。在科研領(lǐng)域中，激光跟蹤測量系統(tǒng)已在機(jī)器人的制造校準(zhǔn)過程使用。機(jī)器人 在工廠機(jī)械安裝、馬達(dá)驅(qū)動安裝、夾具重組等整個生產(chǎn)周期過程中如果能維持它 的精確度，那么它才是一個成功的工業(yè)機(jī)器人。機(jī)器人的設(shè)計(jì)尺寸與實(shí)際生產(chǎn)尺 寸的偏差往往在8-15mm之間，主要是山于機(jī)械公差和部件安裝時所產(chǎn)生的誤差 所引起的。在校準(zhǔn)機(jī)器人的實(shí)際