CN205898063U - 一种姿态可调整的激光导轨装置以及误差测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种姿态可调整的激光导轨装置，用于在球坐标系测量仪器的误差测试过程中提供标准位移，具有：支撑底座、转动驱动部、导轨组件以及测量部，其中，导轨组件包括支撑构件、导轨、滑动工作台、第一限位机构及第二限位机构、第一镜座以及第二镜座，测量部基于激光干涉测量长度的原理，对滑动工作台在导轨上的位移进行测量，并得出标准位移值。本实用新型还提供一种误差测试设备，包括如上所述的姿态可调整的激光导轨装置以及计算装置。利用本实用新型的姿态可调整的激光导轨装置以及误差测试设备对球坐标系测量仪器进行误差测试，无需人力调整姿态，操作简便，效率更高。

Description

一种姿态可调整的激光导轨装置以及误差测试设备

技术领域

本实用新型涉及一种姿态可调整的激光导轨装置以及包含该姿态可调整的激光导轨装置的误差测试设备。

背景技术

激光跟踪仪、激光扫描仪、激光雷达等是基于球坐标系的大尺寸测量仪器，在航空航天、船舶、装备制造等行业应用广泛。例如，其中的激光跟踪仪是一种以激光为测距手段并配以反射标靶的仪器，同时配有绕两个轴转动的测角机构，形成一个完整的球坐标测量系统。激光跟踪仪可以跟踪反射标靶的位置，能够用于测量静止目标、跟踪及测量移动目标或二者的组合，获得目标的距离和角度值。

上述大尺寸测量仪器在使用时，需通过误差测试来进行性能评价或者校正。目前国内外常用的误差测试方法为多种姿态下点对点测试法，即、使用需进行误差测试的仪器对某一标准长度进行测量，并根据测量结果得出误差值，然后再根据该误差值来进行性能评价或者校正。该标准长度至少有2.3m，并且具有倾斜角为0°、45°、90°等的多种姿态。

通常情况下，标准长度可以使用标准杆来实现。但标准杆易受温度等外界环境影响而发生形变，其姿态调整也需要较多人力辅助，使用不便。

现有技术中有一种激光导轨装置，具有滑动摩擦导轨及用于测量 长度的激光干涉仪，激光干涉仪可在滑动摩擦导轨上移动，产生位移，该位移的距离相当于标准长度，因此该位移即为标准位移。通过激光干涉仪测量该标准位移的距离，同时再用需要进行误差测试的球坐标系测量仪器来测量该标准位移，通过激光干涉仪及待测试的仪器测量得到的两个位移值，即可得到该仪器的误差值，并根据该误差值进行校正。

在上述激光导轨装置中，由于滑动摩擦导轨的间隙较大，移动的直线度精度较低；并且该装置的姿态调整也完全依靠人力进行，操作十分不便。此外，在姿态调整的过程中，激光干涉仪必须断电以防磕碰，而激光干涉仪关机再开机后需要预热一段时间才能稳定，因此使用这种激光导轨装置进行校准时，需要反复开机预热，工作效率较低。

实用新型内容

为解决上述问题，提供一种用于在球坐标系测量仪器的误差测试过程中提供标准位移，并且能够无需人力操作即可实现姿态变换的装置，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型提供了一种姿态可调整的激光导轨装置，具有：支撑底座；转动驱动部，为摆动气缸，安装在支撑底座上；导轨组件，被转动驱动部驱动而实现姿态变换，用于提供标准位移；以及测量部，用于对位移进行测量，得到标准位移值，其中，导轨组件包括：支撑构件，呈长条形，安装在转动驱动部上；导轨，沿支撑构件的长度方向安装在支撑构件的一侧上；滑动工作台，安装在导轨上，用于在导 轨上滑动并产生标准位移；第一限位机构及第二限位机构，第一限位机构安装在导轨的一端，第二限位机构安装在导轨的另一端，用于对滑动工作台进行限位；第一镜座，安装在滑动工作台上靠近第一限位机构的一端；第二镜座，安装在滑动工作台上远离第一限位机构的一端，用于安装球坐标系测量仪器的靶镜。

本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，还可以具有如下技术特征：导轨为滚珠导轨。

本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，还可以具有如下技术特征：测量部包括干涉仪激光头、转向镜、干涉镜、反射镜以及接收器，干涉仪激光头安装在支撑构件与导轨不同的一侧上，用于产生测量位移用的激光，该干涉仪激光头的出光孔沿支撑构件的长度方向朝向第一限位机构所在的一端，转向镜安装在支撑构件的一端上，与干涉仪激光头的出光孔对向设置，反射镜安装在第一镜座上，干涉镜安装在第一限位机构上，并且与接收器通过光纤耦合，支撑构件在转向镜的安装位置设置有贯穿支撑构件以及第一限位机构的通孔，用于使激光通过，干涉仪激光头的出光孔与转向镜的光轴位置在同一直线上，并且该直线与导轨的长度方向平行，干涉镜的光轴位置与反射镜的光轴位置、靶镜的光轴位置在同一直线上，并且该直线与导轨的长度方向平行。

本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，还可以包括：干涉镜座，干涉镜通过干涉镜座安装在第一限位机构上。

本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，还可以包括：转 向镜座，转向镜通过该转向镜座安装在支撑构件上；转向镜调节座，安装在转向镜座上，用于调整转向镜的角度。

本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，还可以具有如下技术特征：其中，滑动工作台的有效位移至少为2.3米。

本实用新型还提供一种误差测试设备，用于对球坐标系测量仪器进行误差测试并得到误差数据，包括：如上所述的姿态可调整的激光导轨装置；以及计算装置，计算装置用于获取姿态可调整的激光导轨装置的标准位移值以及球坐标测量仪器对标准位移进行测量得到的测量位移值，并根据标准位移值以及测量位移值计算得到误差数据。

实用新型作用与效果

根据本实用新型提供的姿态可调整的激光导轨装置，由于滑动工作台在导轨上的位移的距离相当于标准长度，并且测量部可对该位移进行精确测定，因此能够准确地得到标准位移值；该姿态可调整的激光导轨装置中，通过转动驱动部能够使导轨组件发生转动并在转动至需要的姿态后保持稳定，因此误差测试过程中标准长度的姿态变换无需人力进行，操作简便，并且无需关掉干涉仪激光头，避免了其中的反复预热过程，提高测试效率。

根据本实用新型提供的误差测试设备，其中的姿态可调整的激光导轨装置可以提供多姿态下的标准位移并测出该标准位移值，用需要进行误差测试的球坐标系测量仪器对该标准位移进行测量并得到测量位移值，利用计算装置将测量位移值与标准位移值进行计算即可得 出误差数据，根据该误差数据即可对球坐标系测量仪器进行性能评价或校正。

附图说明

图1为本实用新型的误差测试设备的结构示意图；

图2为姿态可调整的激光导轨装置的结构示意图；

图3为姿态可调整的激光导轨装置的局部放大图；

图4为误差测试设备的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例来说明本实用新型的具体实施方式。

实施例

图1为本实用新型的误差测试设备的结构示意图。

如图1所示，本实用新型的误差测试设备100，用于对球坐标系测量仪器进行误差测试，包括姿态可调整的激光导轨装置(以下简称激光导轨装置)10以及计算装置20。计算装置20与激光导轨装置10连接，获取激光导轨装置10的标准位移值，并根据标准位移值以及球坐标系测量仪器得到的测量位移值进行计算，得到误差数据。根据该误差数据即可对球坐标测量仪器进行性能评价或校准。在本实施例中，计算装置20为计算机。

图2为激光导轨装置10的结构示意图。

如图1及图2所示，本实用新型的激光导轨装置10包括底座1，转动驱动部2，导轨组件11以及测量部12。

导轨组件包括支撑构件3、导轨4、滑动工作台5、第一限位机构901、第二限位机构902、第一镜座501及第二镜座502。支撑构件3呈长条形，安装在转动驱动部2上；导轨4沿支撑构件3的长度方向安装在支撑构件3上，滑动工作台5安装在导轨4上，能够在导轨4上沿长度方向滑动并产生位移。在本实施例中，转动驱动部2为摆动气缸，导轨4为滚珠导轨，支撑构件3的长度为2.6米。

第一限位机构901安装在导轨4的一端，第二限位机构902安装在导轨4的另一端，第一限位机构901与第二限位机构902的结构相同，均安装有弹簧挡片，能在滑动工作台5滑动至导轨4的一端或另一端时对该滑动工作台5进行限位。滑动工作台5从一端滑动至另一端时产生的位移即为标准位移，本实施例中，该标准位移不少于2.3米。

第一镜座501及第二镜座502均安装在滑动工作台5上。如图1所示，第一镜座501安装在滑动工作台5上靠近第一限位机构901的一端，第二镜座502安装在滑动工作台5上远离第一限位机构901的一端。

测量部12包括干涉仪激光头6、转向镜7、干涉镜8、反射镜以及接收器121。

干涉仪激光头6安装在支撑构件3上，与导轨4不同侧，其出光孔沿支撑构件3的长度方向朝向第一限位机构所在的一端。转向镜7 安装在支撑构件3的一端上，与导轨4不同侧，并且与干涉仪激光头6的出光孔对向设置。干涉仪激光头6的出光孔以及转向镜7的光轴位置位于同一直线上，并且该直线与导轨4的长度方向平行，使干涉仪激光头6产生的激光能够沿着导轨4的长度方向传至该转向镜7上，并在该转向镜7上发生方向改变。

干涉镜8安装在第一限位机构901上，并且与接收器121通过光纤耦合。

支撑构件3在转向镜7的安装位置设有与长度方向垂直的通孔，该通孔还穿过了第一限位机构901，使激光在被转向镜7改变方向后能够从该通孔通过，并传至第一限位机构901的干涉镜8处。

反射镜(图中未示出)安装在第一镜座501上，需要进行误差测试的仪器的靶镜安装在第二镜座502上。

在本实施例中，干涉仪激光头6为氦氖双频激光头，转向镜7为棱镜，通孔的直径为15mm。

图3为激光导轨装置的局部放大图。

如图3所示，在本实施例中，测量部12还包括有干涉镜座801、转向镜座702及转向镜调节座701。干涉镜8通过该干涉镜座801安装到第一限位机构901上，转向镜7通过转向镜座702安装到支撑构件3上，转向镜调节座701安装在转向镜座702上，用于调节转向镜的角度。

以下结合附图说明本实用新型的误差测试设备100的工作原理及操作过程。

图4为误差测试设备的工作原理图。

如图4所示，导轨装置10中，干涉仪激光头6产生双频激光，在转向镜7处被转向，经通孔穿过支撑构件3以及第一限位机构901，在干涉镜8中被分为两束，一束经干涉镜8中自带的反射镜反射后返回，作为参考光，另一束作为测量光，传至第一镜座501上的反射镜，再被该反射镜反射回干涉镜8处，参考光与测量光共同经光纤传至接收器121，利用接收器121及计算装置20对两束激光进行分析，即可得到干涉镜8与反射镜之间的距离。

以下以激光跟踪仪为例，说明利用本实用新型的误差测试设备100进行误差测试的操作过程。

1.打开需要进行误差测试的激光跟踪仪，进行预热，并将跟踪仪的靶镜置于仪器零点回零；

2.打开干涉仪激光头6，调整第一镜座501上的反射镜的位置，使干涉仪激光头6发出的激光入射到该反射镜的角锥锥顶位置；

3.调节摆动驱动部2，使支撑构件3旋转，到达需测量姿态的位置，并被稳定在该位置；

4.将滑动工作台5滑动到导轨4的一端，直至与第一限位机构901相接触，锁紧滑动工作台5；

5.对干涉仪激光头6进行初始化，使其测量值为0；

6.将激光跟踪仪靶镜放置在第二球座502上，保证激光跟踪仪跟踪到靶镜位置的变化，并且无断光现象，将激光跟踪仪的测量值置为0；

7.松开滑动工作台5，将滑动工作台5滑动到导轨4的另一端，直至与第二限位机构902相接触，锁紧滑动工作台5，在该滑动过程中，需要保持激光跟踪仪的靶镜始终面向激光跟踪仪；

8.记录测量部12测得的位移a，以及激光跟踪仪测得的位移b，则位移a为标准位移值，位移b为测量位移值，激光跟踪仪在此种姿态位置下的误差值为b-a；

9.调整转动驱动部2，改变支撑构件3的姿态，重复步骤4-10，分别进行0°、45°、90°姿态下的误差测试，得到一系列误差值。利用计算机对这一系列误差值进行计算，根据得到的误差数据即可对激光跟踪仪进行性能评价或校正。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的姿态可调整的激光导轨装置，由于滑动工作台在导轨上的位移的距离相当于标准长度，并且测量部可对该位移进行精确测定，因此能够准确地得到标准位移值；姿态可调整的激光导轨装置，通过转动驱动部能够使导轨组件发生转动并在转动至需要的姿态后保持稳定，因此误差测试过程中标准长度的姿态变换无需人力进行，操作简便，并且在过程中无需关掉干涉仪激光头，避免了其中的反复预热过程，提高测试效率。

根据本实施例提供的误差测试设备，其中姿态可调整的激光导轨装置可以提供多姿态下的标准位移并测出该标准位移值，用需要进行误差测试的球坐标系测量仪器对该标准位移进行测量并得到测量位 移值，利用计算装置将测量位移值与标准位移值进行计算即可得出误差数据，根据该误差数据即可对球坐标系测量仪器进行性能评价或校正。

此外，在本实施例中，转动驱动部为摆动气缸，能够快速有效地实现支撑构件的姿态变换及稳定；导轨为滚珠导轨，滑动工作台在其上位移的直线度高，并且导轨使用寿命也较长，能够长时间反复用于误差测试。

本实施例仅为说明本实用新型的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于上述实施例所述的范围。例如，干涉仪激光头除了是氦氖双频激光头，还可以是其他类型的干涉仪激光头；转动驱动部除了采用摆动气缸，还可以采用液压摆动缸、垂直位移台等其他同类部件；支撑构件还可以是大于2.6米的其他长度；标准位移还可以是2.3米以上的其他位移；本实用新型的误差测试设备除了用于激光干涉仪的误差测试，还可以用于激光扫描仪、激光雷达等一系列基于球坐标系的测量仪器。

Claims (7)

1.一种姿态可调整的激光导轨装置，用于在球坐标系测量仪器的误差测试过程中提供标准位移，其特征在于，具有：

支撑底座；

转动驱动部，为摆动气缸，安装在所述支撑底座上；

导轨组件，被所述转动驱动部驱动而实现姿态变换，用于提供标准位移；以及

测量部，用于对所述位移进行测量，得到标准位移值，

其中，所述导轨组件包括：

支撑构件，呈长条形，安装在所述转动驱动部上；

导轨，沿所述支撑构件的长度方向安装在所述支撑构件的一侧上；

滑动工作台，安装在所述导轨上，用于在所述导轨上滑动并产生标准位移；

第一限位机构及第二限位机构，所述第一限位机构安装在所述导轨的一端，所述第二限位机构安装在所述导轨的另一端，用于对所述滑动工作台进行限位；

第一镜座，安装在所述滑动工作台上靠近所述第一限位机构的一端；

第二镜座，安装在所述滑动工作台上远离所述第一限位机构的一端，用于安装所述球坐标系测量仪器的靶镜。

2.根据权利要求1所述的姿态可调整的激光导轨装置，其特征在于：

其中，所述导轨为滚珠导轨。

3.根据权利要求1所述的姿态可调整的激光导轨装置，其特征在于：

其中，所述测量部包括干涉仪激光头、转向镜、干涉镜、反射镜以及接收器，

所述干涉仪激光头安装在所述支撑构件与所述导轨不同的一侧上，用于产生测量所述位移用的激光，该干涉仪激光头的出光孔沿所述支撑构件的长度方向朝向所述第一限位机构所在的一端，

所述转向镜安装在所述支撑构件的一端上，与所述干涉仪激光头的出光孔对向设置，

所述反射镜安装在所述第一镜座上，

所述干涉镜安装在所述第一限位机构上，并且与所述接收器通过光纤耦合，

所述支撑构件在所述转向镜的安装位置设置有贯穿所述支撑构件以及所述第一限位机构的通孔，用于使所述激光通过，

所述干涉仪激光头的出光孔与所述转向镜的光轴位置在同一直线上，并且该直线与所述导轨的长度方向平行，

所述干涉镜的光轴位置与所述反射镜的光轴位置、所述靶镜的光轴位置在同一直线上，并且该直线与所述导轨的长度方向平行。

4.根据权利要求3所述的姿态可调整的激光导轨装置，其特征在于，还包括：

干涉镜座，所述干涉镜通过所述干涉镜座安装在所述第一限位机构上。

5.根据权利要求3所述的姿态可调整的激光导轨装置，其特征在于，还包括：

转向镜座，所述转向镜通过该转向镜座安装在所述支撑构件上；

转向镜调节座，安装在所述转向镜座上，用于调整所述转向镜的角度。

6.根据权利要求1所述的姿态可调整的激光导轨装置，其特征在于：

其中，所述滑动工作台的有效位移至少为2.3米。

7.一种误差测试设备，用于对球坐标系测量仪器进行误差测试并得到误差数据，其特征在于，包括：

如权利要求1所述的姿态可调整的激光导轨装置；以及

计算装置，

所述计算装置用于获取所述姿态可调整的激光导轨装置的标准位移值以及所述球坐标测量仪器对所述标准位移进行测量得到的测量位移值，并根据所述标准位移值以及所述测量位移值计算得到所述误差数据。