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(guò)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(guò)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(zhuān)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(chē)行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線遮擋問(wèn)題，經(jīng)過(guò)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(guò)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(pán)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。