CN219890370U - 一种激光跟踪仪角位置精度校准装置 - Google Patents

Abstract

一种激光跟踪仪角位置精度校准装置，设有多齿分度台、平面反射镜和激光跟踪仪位移调整平台；所述多齿分度台包括立式多齿分度台和卧式多齿分度台；所述平面反射镜在进行激光跟踪仪水平方向角位置精度校准时固定在与激光跟踪仪距离不小于两米位置处，其反射面中心高度与激光跟踪仪零度俯仰角平面高度一致，进行激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准时，在卧式多齿分度台中心位置安装旋转臂，平面反射镜安装在旋转臂一端，其反射面与水平地面垂直；所述激光跟踪仪位移调整平台布置在水平面上，在激光跟踪仪位移调整平台上固定安装激光跟踪仪。本实用新型满足了对激光跟踪仪水平方向角和竖直方向角准确测量的要求，达到了提高激光跟踪仪综合精度的目的。

Description

一种激光跟踪仪角位置精度校准装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器校准装置，尤其是一种针对激光跟踪仪角位置精度的校准装置。

背景技术

激光跟踪仪是以激光为测距手段配以反射标靶的仪器，它同时配有绕两个轴转动的测角机构，形成一个完整球坐标测量系统。激光跟踪仪可以用来测量静止目标，跟踪和测量移动目标，特别是在大尺寸测量方面，由于其测量范围可长达80米，而且方便安装，取测量点灵活，因此被广泛地应用于飞机制造维修、船舶建造维保，运载火箭的安调等领域。

激光跟踪仪作为近20年来重要的长距离大空间测量手段，其计量校准方式方法处于逐步建立完善中，目前国内计量机构在对其校准时主要依据是《JJF 1242-2010 激光跟踪三维坐标测量系统校准规范》，但是在该校准规范中仅提出了针对综合精度以及轴线垂直度偏差的检测，没有涉及激光跟踪仪水平方向旋转角（简称水平方向角）以及竖直方向旋转角（简称为竖直方向角或俯仰角）的单项误差检测。而激光跟踪仪单项角度偏差在长距离测量时具有放大作用，既距离越长因角度偏差造成的最终测量结果误差也越大，所以水平角以及竖直角的标校对激光跟踪仪的精度影响很大，是激光跟踪仪制造厂商在装调跟踪头、科研单位为提高激光跟踪仪综合精度所采取的必要措施，为了保证对激光跟踪仪水平方向旋转角以及竖直方向旋转角的校准检测，还需要创新设计一种激光跟踪仪角位置精度校准装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光跟踪仪角位置精度校准装置，旨在借助高精度角度计量仪器，通过对旋转臂、平面反射镜、激光跟踪仪位移调整平台结构及其装配结构的优化设计，满足对激光跟踪仪标校点的水平方向角和竖直方向角进行准确测量的要求，达到提高激光跟踪仪综合精度的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种激光跟踪仪角位置精度校准装置，设有多齿分度台、平面反射镜和激光跟踪仪位移调整平台；所述多齿分度台包括立式多齿分度台和卧式多齿分度台，所述立式多齿分度台用于完成激光跟踪仪的水平方向角位置精度校准，所述卧式多齿分度台用于完成激光跟踪仪的竖直方向角位置精度校准；所述平面反射镜在进行激光跟踪仪水平方向角位置精度校准时，固定在与激光跟踪仪距离不小于两米位置处，其反射面中心高度与激光跟踪仪零度俯仰角平面高度一致，进行激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准时，在卧式多齿分度台中心位置安装旋转臂，平面反射镜安装在旋转臂一端，其反射面与水平地面垂直；所述激光跟踪仪位移调整平台布置在水平面上，在激光跟踪仪位移调整平台上固定安装激光跟踪仪。

上述激光跟踪仪角位置精度校准装置，所述平面反射镜包括调整架和镜片，通过调整架对镜片的空间姿态进行调整。

上述激光跟踪仪角位置精度校准装置，所述激光跟踪仪位移调整平台包括X-Y轴位移调整平台和X-Y-Z轴位移调整平台；所述X-Y轴位移调整平台与立式多齿分度台配合，用于完成激光跟踪仪在水平方向角位置精度校准前竖直轴线位置的调整；所述X-Y-Z轴位移调整平台与卧式多齿分度台配合，用于完成激光跟踪仪在竖直方向角位置精度校准前水平轴线位置的调整。

上述激光跟踪仪角位置精度校准装置，还包括对卧式多齿分度台台面及平面反射镜镜片垂直度校准的经纬仪，通过经纬仪完成激光跟踪仪在竖直方向角位置精度校准前对卧式多齿分度台台面及平面反射镜镜片垂直度的检测。

上述激光跟踪仪角位置精度校准装置，还包括对卧式多齿分度台台面及平面反射镜镜片垂直度精确校准的垂直标准镜，通过垂直标准镜进一步实现激光跟踪仪在竖直方向角位置精度校准前对卧式多齿分度台台面及平面反射镜镜片垂直度的检测。

上述激光跟踪仪角位置精度校准装置，在所述旋转臂的另一端设置光线补偿反射镜。

本实用新型提供一种激光跟踪仪角位置精度校准装置，它可通过立式多齿分度台、X-Y轴位移调整平台与平面反射镜配合完成激光跟踪仪水平方向角位置精度的校准，通过卧式多齿分度台、X-Y-Z轴位移调整平台、旋转臂与平面反射镜配合完成激光跟踪仪竖直方向角位置精度的校准，由此不仅提高了激光跟踪仪的角位置精度，保证了激光跟踪仪的综合测量精度，而且还可在本实用新型技术方案的支持下，通过对激光跟踪仪角位置精度校准方法的优化设计，填补国内针对高精度激光跟踪仪角度校准技术的空白。

附图说明

图1是激光跟踪仪（只绘制跟踪头）结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本实用新型针对激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是本实用新型进行激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准示意图；

图6是图的侧视图；

图7是本实用新型进行激光跟踪仪水平方向角位置精度校准示意图。

图中各标号释义：

1为激光跟踪仪，1-1为激光发射口，Ⅰ为竖直旋转轴，Ⅱ为水平旋转轴；

2为激光跟踪仪角位置精度校准装置

2-1为卧式多齿分度台，2-1-1为卧式多齿分度台底座；2-2为旋转臂；2-3为平面反射镜，2-3-1为镜片；2-4为激光跟踪仪位移调整平台；2-5为光线补偿反射镜；2-6为立式多齿分度台。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参看图1、图2，激光跟踪仪是以激光为测距手段配以反射标靶的仪器，主要由控制器、处理器、跟踪头以及靶标组成，激光跟踪仪1的跟踪头配有垂直旋转轴Ⅰ和竖直旋转轴Ⅱ，其工作原理是：在目标点上安置一个靶标反射器，激光跟踪仪1通过激光发射口1-1发出的激光射到靶标反射器上，又返回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向来对准目标，同时，返回光束被处理器的检测系统所接收，用来测算目标的空间位置。目前，激光跟踪仪的计量校准方式方法处于逐步建立完善中，国内计量机构在对其校准时主要依据是《JJF1242-2010 激光跟踪三维坐标测量系统校准规范》，但是在该校准规范中没有涉及激光跟踪仪水平方向角以及竖直方向角位置精度的单项误差检测。而激光跟踪仪单项角度偏差在长距离测量时具有放大作用，既距离越长因角度偏差造成的最终测量结果误差也越大，所以水平方向角以及竖直方向角的标校对激光跟踪仪的精度影响很大。

参看图3、图4、图7，本实用新型提供一种激光跟踪仪角位置精度校准装置2，用于完成激光跟踪仪1水平方向角及竖直方向角的标校作业，它设有多齿分度台、平面反射镜2-3和激光跟踪仪位移调整平台2-4；所述多齿分度台包括立式多齿分度台2-6和卧式多齿分度台2-1；所述激光跟踪仪位移调整平台2-4包括X-Y轴位移调整平台和X-Y-Z轴位移调整平台；在进行激光跟踪仪水平方向角位置精度校准时，由立式多齿分度台2-6、X-Y轴位移调整平台和平面反射镜2-3组成水平方向角校准机构，激光跟踪仪1安装在X-Y轴位移调整平台上，X-Y轴位移调整平台布置在立式多齿分度台的上面，平面反射镜2-3固定在与激光跟踪仪1距离不小于两米位置处，其反射面中心高度与激光跟踪仪零度俯仰角平面高度一致；在进行激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准时，由卧式多齿分度台2-6、X-Y轴位移调整平台和平面反射镜2-3组成水平方向角校准机构，激光跟踪仪1安装在X-Y-Z轴位移调整平台上，X-Y-Z轴位移调整平台布置在水平面上，平面反射镜2-3安装在旋转臂2-2一端，其反射面与水平地面垂直。

在本实用新型的优选实施例中，针对激光跟踪仪竖直方向角位置精度的校准作业，还设置了用于在校准作业前对卧式多齿分度台2-1台面及平面反射镜2-3镜片垂直度校准的经纬仪、对卧式多齿分度台2-1台面及平面反射镜2-3镜片垂直度进一步精确校准的垂直标准镜，在旋转臂2-2的另一端设置光线补偿反射镜2-5，可通过光线补偿反射镜2-5对不同型号规格的激光跟踪仪（例如某些型号的激光跟踪仪不能对近距离点进行测量时，通过光线补偿反射镜2-5来补偿放大测量点距离）进行竖直方向角位置精度的校准，从而提升了其通用性能。

参看图5、图6、图7，采用本实用新型所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置2，可分别对激光跟踪仪的水平方向角和竖直方向角位置精度进行校准，具体操作步骤如下：

（一）激光跟踪仪水平方向角位置精度的校准

a、水平方向角位置精度校准仪器的安装，以立式多齿分度台作为角度测量标准器具，将立式多齿分度台放置在具有隔震地基的平台上并调平，在立式多齿分度台的台面上安装X-Y双轴线位移调整平台，激光跟踪仪放置在X-Y双轴线位移调整平台上面并调平，在与激光跟踪仪距离为设定值处布置平面反射镜；

b、激光跟踪仪与立式多齿分度台偏心调整，分别对激光跟踪仪在俯仰角为零的平面上的X、Y轴线偏心进行调整，使激光跟踪仪在俯仰角为零时激光发射口中心点位于立式多齿分度台的旋转轴线上；

c、水平方向角精度的校准，该校准过程包括正向校准和逆向校准两个操作过程，分别对正向及逆向校准过程的相关数据进行记录；

d、根据正向校准和逆向校准的记录数据，对应激光跟踪仪的水平角编码器的旋转方向，作为顺时针修正曲线和逆时针修正曲线，再将修正曲线补偿进激光跟踪仪的数据处理器中，通过数据处理器减小激光跟踪仪的角位置测量误差，直至角位置精度校准合格。

（二）激光跟踪仪竖直方向角位置精度的校准

e、竖直方向角位置精度校准仪器的安装，以卧式多齿分度台作为角度测量标准器具，将卧式多齿分度台放置在具有隔震地基的大理石平台上，借助经纬仪和垂直标准镜调整卧式多齿分度台的台面至与地平面垂直；

f、在卧式多齿分度台的台面上安装旋转臂，使卧式多齿分度台在刻度零位锁紧时旋转臂基本处于水平状态；

g、旋转臂上平面反射镜安装及其姿态调整，在旋转臂一端设置固定架，将平面反射镜安装在旋转臂一端的固定架上，借助经纬仪和垂直标准镜调整平面反射镜姿态使其与水平面垂直；

h、架设激光跟踪仪，将X-Y-Z轴线位移调整平台放置在水平台面上，X-Y-Z轴线位移调整平台的X轴与旋转臂平行，在X-Y-Z轴线位移调整平台上固定激光跟踪仪，激光跟踪仪的竖直方向旋转轴线与卧式多齿分度台的旋转轴心靠近，调平激光跟踪仪；

i、激光跟踪仪与卧式多齿分度台偏心调整，使激光跟踪仪竖直旋转轴心在X轴方向及Z轴方向上与卧式多齿分度台旋转中心重合、激光跟踪仪的激光点打到平面反射镜中心处；

j、竖直方向角精度的校准，该校准过程包括正向校准和逆向校准两个操作过程，分别对正向校准和逆向校准过程的相关数据进行记录；

k、根据正向校准和逆向校准的记录数据，对应激光跟踪仪1的竖直角编码器的旋转方向，作为顺时针修正曲线和逆时针修正曲线，再将修正曲线补偿进激光跟踪仪的数据处理器中，通过数据处理器减小激光跟踪仪的竖直角测量误差，直至角位置精度校准合格。

Claims (6)

1.一种激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：所述激光跟踪仪角位置精度校准装置（2）设有多齿分度台、平面反射镜（2-3）和激光跟踪仪位移调整平台（2-4）；所述多齿分度台包括立式多齿分度台（2-6）和卧式多齿分度台（2-1），所述立式多齿分度台（2-6）用于完成激光跟踪仪（1）的水平方向角位置精度校准，所述卧式多齿分度台（2-1）用于完成激光跟踪仪（1）的竖直方向角位置精度校准；所述平面反射镜（2-3）在进行激光跟踪仪水平方向角位置精度校准时，固定在与激光跟踪仪（1）距离不小于两米位置处，其反射面中心高度与激光跟踪仪零度俯仰角平面高度一致，进行激光跟踪仪竖直方向角位置精度校准时，在卧式多齿分度台（2-1）的中心位置安装旋转臂（2-2），平面反射镜（2-3）安装在旋转臂（2-2）一端，其反射面与水平地面垂直；所述激光跟踪仪位移调整平台（2-4）布置在水平面上，在激光跟踪仪位移调整平台（2-4）上固定安装激光跟踪仪（1）。

2.根据权利要求1所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：所述平面反射镜（2-3）包括调整架和镜片（2-3-1），可通过调整架对镜片（2-3-1）的空间姿态进行调整。

3.根据权利要求2所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：所述激光跟踪仪位移调整平台（2-4）包括X-Y轴位移调整平台和X-Y-Z轴位移调整平台；所述X-Y轴位移调整平台与立式多齿分度台（2-6）配合，用于完成激光跟踪仪（1）在水平方向角位置精度校准前竖直轴线位置的调整；所述X-Y-Z轴位移调整平台与卧式多齿分度台（2-1）配合，用于完成激光跟踪仪（1）在竖直方向角位置精度校准前水平轴线位置的调整。

4.根据权利要求3所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：它还包括对卧式多齿分度台（2-1）台面及平面反射镜（2-3）镜片垂直度校准的经纬仪，通过经纬仪完成激光跟踪仪（1）在竖直方向角位置精度校准前对卧式多齿分度台（2-1）台面及平面反射镜（2-3）镜片垂直度的检测。

5.根据权利要求3或4所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：它还包括对卧式多齿分度台（2-1）台面及平面反射镜（2-3）镜片垂直度精确校准的垂直标准镜，通过垂直标准镜进一步实现激光跟踪仪（1）在竖直方向角位置精度校准前对卧式多齿分度台（2-1）台面及平面反射镜（2-3）镜片垂直度的检测。

6.根据权利要求5所述的激光跟踪仪角位置精度校准装置，其特征在于：在所述旋转臂（2-2）的另一端设置光线补偿反射镜（2-5）。