WO2021081860A1 - 一种激光复路导轨测试装置及方法 - Google Patents
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Definitions
- the dual-path laser measurement guide was developed by Dr. Kam Chao, the father of the world-recognized laser tracker. Lau), invented and patented by API company, is mainly used to calibrate the reference tool of a single ADM (absolute ranging) laser tracker of all brands on the market.
- the guide rail adopts a complex optical path design, combined with the ingenious application of corner reflectors, targets and plane mirrors, making it less demanding laboratory space and minimizing the use of traditional single-optical path laser measurement rail calibration methods. The influence of Abbe error.
- the purpose of the present invention is to realize a laser double-track guide rail testing device and method, which can double the calibration distance, reduce laboratory space requirements, minimize errors, and reduce the impact of uneven environment.
- a laser multiplex guide rail testing device comprising: a laser interferometer, a tracker, a moving structure, a corner reflector, and a guide rail.
- One end of the guide rail is provided with a laser interferometer, the other end is provided with a moving device, and the moving device is equipped with a corner
- a tracker target is arranged on one side of the guide rail
- a plane mirror is arranged on the other side of the guide rail, wherein the tracker is arranged on the proximal side of the plane mirror.
- the plane mirror forms a 45-degree angle with the level of the guide rail, and is used for transmitting and receiving the ADM laser of the tracker.
- the laser interferometer and the corner reflector are located on the same horizontal line, and are used to calibrate the ADM laser.
- Figure 3 shows the laser multiplex guide rail test device
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Abstract
一种激光复路导轨测试装置及方法，包括：激光干涉仪、跟踪仪、移动结构、角反射镜和导轨，导轨一端设有激光干涉仪，另一端设有移动装置，移动装置上安装有角反射镜，导轨的一侧上设有跟踪仪靶标，导轨上的另一侧设有平面镜，其中，平面镜近侧设置有跟踪仪，可以方便地实现对距离的测量，同时可以将测距范围增加一倍。
Description
本发明涉及激光测量领域，特别是涉及一种激光复路导轨测试装置及方法。
复路激光测量导轨，是由世界公认的激光跟踪仪之父刘锦潮博士（Dr. Kam
Lau）发明、并由API公司持有专利的，主要用于标定市场上所有品牌单一ADM（绝对测距）激光跟踪仪的基准工具。该导轨采用复光路设计，结合角反射镜、靶标及平面镜组的巧妙应用，使其较使用传统单光路激光测量导轨标定的方式，对实验室空间的要求更低、且最大限度地减少了阿贝误差（Abbe error）的影响。
随着激光跟踪仪技术的不断前行，单一ADM（绝对测距）激光跟踪仪技术得到了发展，并以其测量范围广、无需预热、工作效率高、以及价格优势等特点，得到了市场的接纳和认可。但众所周知，激光干涉是长度计量的最高标准，由于单一跟踪仪没有集成IFM（干涉激光）激光，所以其无法对自身的ADM激光进行自标定。故而，对单一跟踪仪的标定，需要使用一台激光干涉仪（Laser interferometer）配合测量导轨来完成。
较为传统的方式是使用单光路激光测量导轨配合激光干涉仪来完成对单一ADM激光跟踪仪的标定。其中，主要有两种设备安置方式：平行安置法和背靠背安置法。如图1所示，使用平行安置法标定时，将激光干涉仪与激光跟踪仪同时安置于导轨的同一端，然后分别将激光干涉仪靶标和激光跟踪仪靶标安装在移动机构上，以激光干涉仪为基准，通过干涉激光与ADM激光的读数差值，分析并标定ADM激光的精度。如图2所示，使用背靠背安置法标定时，则需要将激光干涉仪与激光跟踪仪分别安置在导轨的两端，并在移动机构上将两台设备的靶标成“背靠背”状安装，以激光干涉仪为基准，通过干涉激光读数的增减来分析、标定ADM激光的精度。
以API品牌的Radian Core/Plus型号为例，其就拥有超过80米的测量半径。如此，使用单光路激光测量导轨对跟踪仪标定时，就需要至少80米长的导轨。如此，无论使用平行安置法，还是使用背靠背安置法，采用单光路激光测量导轨对跟踪仪标定时，就需要至少80米长的导轨； 而且，导轨长度越长，其导轨本身可能出现的误差几率也就越大，而导轨长度的缩短，也就意味着最大程度上避免了由于导轨长度增加所带来的误差。
同时，在使用背靠背安置法时，还有另一个弊端：当靶标移动至跟踪仪近端进行标定时（跟踪仪近端的标定需要相对更高的精度），实际的参考值是标准器（激光干涉仪）的远端测量值（误差会随着距离的增加而增加）。也就是说，实际上是在用一个相对误差更大的参考值来标定需要误差更小的测量范围内的测量精度。
19世纪末，阿贝博士（Dr. Emst Abbe）总结出了关于长度计量仪器的设计原则，即阿贝原则（Abbe principle）：被测量轴线只有与基准轴线重合或在其延长线上时，测量才能得到精确结果。而违反阿贝原则所造成的误差，称之为阿贝误差（Abbe error）。
使用单光路激光测量导轨（平行安置法）对跟踪仪进行标定时，跟踪仪与干涉仪虽处于导轨的同一端，但是分别使用两个不同的靶标。从而操作者只能凭借其自身经验，将两束激光调整至看似尽量平行，这就对操作者自身操作水平的要求很高，而即便操作者水平再高，其肉眼看似平行的两束激光，实际上则很难接近平行，所以将不可避免的受到阿贝误差较大的影响。且，操作者每一次的操作状态有所不同，其所造成的误差偏差值也有不同，重复性较差。
虽然使用背靠背安置法时，因为其靶标安装方式的优势，较使用平行安置法受阿贝误差的影响更小，干涉激光与ADM激光更接近处于同一条直线上。但是，毕竟两个设备使用的是两个不同的靶标，且经过人为安装调整，还是不可避免的受到阿贝误差的影响。
无论是平行安置法还是背靠背安置法，使用单光路激光测量导轨标定跟踪仪时，参考光（干涉激光）与ADM激光距离较远，故而两束激光实际是处在不同的空气环境中，会受到不同环境因素的影响。
使用单光路激光测量导轨进行跟踪仪标定时，由于干涉仪和跟踪仪的靶标是分别固定在移动机构的左右（平行安置法）或前后（背靠背安置法）两侧，故而移动机构的精度需要有相当的保障，才能够保证两个靶标尽量处于相同的测量位置，从而保证测量精度。
本发明的目的在于实现一种激光复路导轨测试装置及方法，能够双倍标定距离，对实验室空间要求降低，最大限度减少误差，减少环境不均匀带来的影响。
一种激光复路导轨测试装置，包括： 激光干涉仪、跟踪仪、移动结构、角反射镜和导轨，所述导轨一端设有激光干涉仪，另一端设有移动装置，移动装置上安装有角反射镜，导轨的一侧上设有跟踪仪靶标，导轨上的另一侧设有平面镜，其中，平面镜近侧设置有跟踪仪。
进一步地，所述移动结构与跟踪仪的距离设置为40米。
进一步地，所述移动结构设置于导轨上，用于实时调节导轨的距离。
进一步地，所述平面镜与导轨水平成45度角，用于跟踪仪ADM激光的发射与接收。
进一步地，所述激光干涉仪与角反射镜位于同一水平线上，用于对ADM激光进行标定。
进一步地，所述跟踪仪为ADM激光跟踪仪。
一种激光复路导轨测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：激光干涉仪发射出的干涉激光对ADM激光进行标定；
S2：跟踪仪发射ADM激光，平面镜将ADM激光进行90度反射到角反射镜；
S3：角反射镜反射ADM激光到跟踪仪靶标；
S4：跟踪仪靶标将ADM激光反射，ADM激光按照原路返回到跟踪仪；
S5：跟踪仪接收返回的ADM激光，获取ADM激光距离读数。
进一步地，所述步骤S2包括：
干涉激光与ADM激光发生共光，即干涉激光对ADM激光进行标定；
标定的ADM激光通过角反射镜反射ADM激光到跟踪仪靶标。。
本发明的有益效果是：
1.使用复路激光测量导轨，只需要40米就可完成80米的测量标定工作，大大的降低了完成该标定作业对于实验室空间环境的要求；
2. 使用复路激光测量导轨对跟踪仪进行标定，干涉激光和ADM激光使用同一个角反射镜，形成共光，这就使得两束激光在最大程度上接近重合或平行，从而最大限度的减小了阿贝误差（无限趋向于0），受阿贝误差影响的状况就此发生了很大改观；
3. 使用复路激光测量导轨时，由于干涉激光与ADM激光共用一个角反射镜，发生共光，在这种情况下，这两束激光其实是处于同一空气环境中，从而受到环境不均匀性带来的影响相对较小；
4. 使用复光路激光测量导轨，干涉仪和跟踪仪使用的是同一个角反射镜，阿贝误差已被最大限度的减小，故而不需要对移动机构有高精度表现的要求，即可确定两束激光处于同一位置，从而保障了测量精度。
图1为单光路激光导轨测试装置平行安置法的示意图；
图2为单光路激光导轨测试装置背靠背安置法的示意图；
图3为激光复路导轨测试装置；
图4为激光复路导轨测试装置实物图。
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
具体实施例如图3所示，一种激光复路导轨测试装置，包括： 激光干涉仪、跟踪仪、移动结构、角反射镜和导轨，所述导轨一端设有激光干涉仪，另一端设有移动装置，移动装置上安装有角反射镜，导轨的一侧上设有跟踪仪靶标，导轨上的另一侧设有平面镜，其中，平面镜近侧设置有跟踪仪。
所述移动结构与跟踪仪的距离设置为40米，所述移动结构设置于导轨上，用于实时调节导轨的距离，所述角反射镜内设三角镜，用于光线的反射，所述平面镜与导轨水平成45度角，用于跟踪仪ADM激光的发射与接收，所述激光干涉仪与角反射镜位于同一水平线上，用于对ADM激光进行标定。
如图3、图4所示，激光干涉仪安置在导轨的一端，并在导轨同一端近激光干涉仪的90°位置安置待测的跟踪仪。通过平面镜，将跟踪仪的出光进行90°的反射，与干涉激光射入同一个角反射镜（共光），通过角反射镜的反射，将ADM激光射入位于与跟踪仪同一端但在导轨另一侧的跟踪仪靶标中，通过踪仪靶标，将ADM激光再原路返回跟踪仪获得读数。这样，使用同样长度的导轨，即可对ADM激光进行双倍长度的测量和标定。
移动机构向左或向右移动角反射镜一个单位距离，作为参考的激光干涉仪读数变化一个单位距离，但是，被测量的跟踪仪ADM读数变化二个单位距离。从而，使用同样长度的导轨，即可对ADM激光进行双倍长度的测量和标定，同时最大限度的减小阿贝误差。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
- 一种激光复路导轨测试装置，其特征在于,包括： 激光干涉仪、跟踪仪、移动结构、角反射镜和导轨，所述导轨一端设有激光干涉仪，另一端设有移动装置，移动装置上安装有角反射镜，导轨的一侧上设有跟踪仪靶标，导轨上的另一侧设有平面镜，其中，平面镜近侧设置有跟踪仪。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置，其特征在于，所述移动结构与跟踪仪的距离设置为40米。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置，其特征在于，所述移动结构设置于导轨上，用于实时调节导轨的距离。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置，其特征在于，所述角反射镜内设三角镜，用于光线的反射，并保证反射光线与入射光线平行。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置,其特征在于，所述平面镜与导轨水平成45度角，用于反射跟踪仪ADM激光。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置,其特征在于，所述激光干涉仪与角反射镜位于同一水平线上，用于对ADM激光进行标定。
- 根据权利要求1所述的一种激光复路导轨测试装置,其特征在于，所述跟踪仪为ADM激光跟踪仪。
- 一种激光复路导轨测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：激光干涉仪发射出的干涉激光对ADM激光进行标定；S2：跟踪仪发射ADM激光，平面镜将ADM激光进行90度反射到角反射镜；S3：角反射镜反射ADM激光到跟踪仪靶标；S4：跟踪仪靶标将ADM激光反射，ADM激光按照原路返回到跟踪仪；S5：跟踪仪接收返回的ADM激光，获取ADM激光距离读数。
- 根据权利要求8所述的一种激光复路导轨测试方法，所述步骤S2包括：干涉激光与ADM激光发生共光，即干涉激光对ADM激光进行标定；标定的ADM激光通过角反射镜反射ADM激光到跟踪仪靶标。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113624135A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-09 | 工业和信息化部电子第五研究所 | 位姿测量系统 |
| CN114370817A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-19 | 中国测试技术研究院机械研究所 | 一种用于校准球杆仪的装置及方法 |
| CN114858063A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-05 | 合肥工业大学 | 具有自初始化功能的球棒球心距测量装置及其使用方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312596A (ja) * | 1997-05-09 | 1998-11-24 | Sony Corp | ディスク記録再生装置 |
| CN105157574A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-12-16 | 长春理工大学 | 一种激光跟踪仪测长精度标定方法与装置 |
| CN205102782U (zh) * | 2015-04-30 | 2016-03-23 | 长春理工大学 | 一种激光跟踪仪测长精度标定装置 |
| CN105737765A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-06 | 合肥工业大学 | 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头 |
| CN205898063U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-01-18 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种姿态可调整的激光导轨装置以及误差测试设备 |
| CN108287338A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-07-17 | 天津市计量监督检测科学研究院 | 基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102252634B (zh) * | 2011-06-16 | 2012-11-14 | 中国科学技术大学 | 基于望远系统的激光多自由度精密测量系统 |
| CN102278957A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-14 | 上海市安装工程有限公司 | 一种高精度长距离机床导轨定位测量工装及方法 |
| CN102519397B (zh) * | 2011-12-06 | 2015-02-04 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学球面曲率半径的测量方法 |
| CN103182604B (zh) * | 2013-03-12 | 2016-04-06 | 镭射谷科技(深圳)有限公司 | 激光复合焊接方法与系统 |
| CN207456381U (zh) * | 2017-09-14 | 2018-06-05 | 东莞中子科学中心 | 提高激光跟踪仪测量精度的装置 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312596A (ja) * | 1997-05-09 | 1998-11-24 | Sony Corp | ディスク記録再生装置 |
| CN105157574A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-12-16 | 长春理工大学 | 一种激光跟踪仪测长精度标定方法与装置 |
| CN205102782U (zh) * | 2015-04-30 | 2016-03-23 | 长春理工大学 | 一种激光跟踪仪测长精度标定装置 |
| CN105737765A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-06 | 合肥工业大学 | 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头 |
| CN205898063U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-01-18 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种姿态可调整的激光导轨装置以及误差测试设备 |
| CN108287338A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-07-17 | 天津市计量监督检测科学研究院 | 基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113624135A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-09 | 工业和信息化部电子第五研究所 | 位姿测量系统 |
| CN114370817A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-19 | 中国测试技术研究院机械研究所 | 一种用于校准球杆仪的装置及方法 |
| CN114370817B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-08-15 | 中国测试技术研究院机械研究所 | 一种用于校准球杆仪的装置及方法 |
| CN114858063A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-05 | 合肥工业大学 | 具有自初始化功能的球棒球心距测量装置及其使用方法 |
| CN114858063B (zh) * | 2022-06-15 | 2024-02-13 | 合肥工业大学 | 具有自初始化功能的球棒球心距测量装置及其使用方法 |
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