API公司不僅是激光跟蹤儀在全球范圍內(nèi)的最初發(fā)明人，而且不斷推出許多新的擴(kuò)展技術(shù)。傳統(tǒng)的激光跟蹤測量技術(shù)在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線阻斷的問題，而現(xiàn)在這一難題有了兩套行之有效的解決方案，一是絕對(duì)測距技術(shù)（absolute distance measurement. 縮寫ADM），一是智能測頭技術(shù)（Itelliprobe）。

　　傳統(tǒng)的激光跟蹤儀因?yàn)椴捎眉す飧缮娴脑頊y量靶球到跟蹤頭的距離，要求激光頭和靶球之間的光線始終不能被阻斷，在測量汽車工裝夾具時(shí)這點(diǎn)往往是很難保證的。API的絕對(duì)測距（ADM）技術(shù)允許跟蹤過程中斷光，甚至可以直接把靶球放到目標(biāo)位置，然后再將跟蹤頭指向靶球進(jìn)行測量，這是一種基于紅外光脈沖反射拍頻計(jì)數(shù)的絕對(duì)測距技術(shù)，其10m內(nèi)精度可以高達(dá)0.02mm。這項(xiàng)技術(shù)在在線檢測汽車夾具重復(fù)定位精度方面效果非常好。通常我們把光學(xué)靶安裝在活動(dòng)的夾頭上，每次夾頭到達(dá)工作位置后，軟件驅(qū)動(dòng)跟蹤頭指向光學(xué)靶的理論位置，實(shí)際每次夾頭所處的位置都將偏離理論位置，跟蹤頭將在理論位置周圍以螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)搜索光學(xué)靶，鎖定目標(biāo)后再用絕對(duì)測距技術(shù)測出光學(xué)靶到跟蹤頭的距離，從而計(jì)算出此時(shí)夾頭所處的實(shí)際位置。在軟件的配合下激光跟蹤儀可以在極短時(shí)間（通常只需幾秒鐘）就測量出多個(gè)夾頭的重復(fù)定位精度，且精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基于數(shù)碼相機(jī)的交匯照相測量技術(shù)。

　　另外，API的TrackerIIPlus還支持一種智能測頭技術(shù)，智能測頭是一種特殊的光學(xué)靶。底部裝有長度可達(dá)幾百毫米的測桿，光靶設(shè)置在測頭的頂端。智能測頭內(nèi)部集成的傳感器，可以感知智能測頭相對(duì)于激光光線的姿態(tài)角變化。通過頂端光學(xué)靶的坐標(biāo)值和姿態(tài)角計(jì)算出底部測桿尖端的坐標(biāo)值，這樣就可以用測桿尖端去測量激光照射不到的工件背面以及較深的孔和槽。智能測頭的外形如圖3所示。

圖3 智能測頭

        激光跟蹤儀像所有的三坐標(biāo)測量設(shè)備一樣，提供了豐富的建坐標(biāo)方式，除了傳統(tǒng)的三點(diǎn)建坐標(biāo)、點(diǎn)線面建坐標(biāo)、多點(diǎn)擬合坐標(biāo)系等方式以外，還提供了一種獨(dú)特的復(fù)雜擬合建坐標(biāo)方式，這種建坐標(biāo)方式允許使用工件上的任意曲面、平面、定位孔、定位點(diǎn)組合起來作為建坐標(biāo)的基準(zhǔn)，擬合計(jì)算出工件坐標(biāo)系。

圖4在工件數(shù)模上選擇擬合坐標(biāo)系基準(zhǔn)

　　如圖4所示，首先在導(dǎo)入的工件數(shù)學(xué)模型上選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面上的表面點(diǎn)（對(duì)應(yīng)工裝上的定位面）和基準(zhǔn)孔中心（對(duì)應(yīng)工裝上的定位銷），然后依次測量工件上的這些基準(zhǔn)元素位置，得到擬合計(jì)算的結(jié)果。如果定位基準(zhǔn)屬于過定位，通過分析結(jié)果數(shù)據(jù)，可以知道基準(zhǔn)之間存在哪些沖突，然后再?zèng)Q定是否應(yīng)該舍棄某些可能存在問題的基準(zhǔn)（通過放棄某些擬合計(jì)算約束條件來實(shí)現(xiàn)），這種復(fù)雜擬合建坐標(biāo)的功能使得激光跟蹤儀可以代替各種機(jī)械工裝檢具來檢測白車身和沖壓件。具體方法是，首先固定好零件，選擇工裝檢具檢測時(shí)的定位元素（包括定位面和定位銷）作為建坐標(biāo)的參考基準(zhǔn)，這樣擬合得到的工件坐標(biāo)系，就準(zhǔn)確再現(xiàn)了機(jī)械檢具檢測時(shí)使用的工件坐標(biāo)系，此時(shí)測量出的工件偏差和機(jī)械檢具檢測出的偏差數(shù)據(jù)一致，能準(zhǔn)確反映工件的實(shí)際狀態(tài)。這就是所謂的“電子工裝”技術(shù)。白車身、焊裝夾具、檢具的檢測需要遵循的原則就是，建坐標(biāo)的基準(zhǔn)和實(shí)際工件的安裝定位基準(zhǔn)或者工作基準(zhǔn)保持一致，這樣才能最大限度的減小測量坐標(biāo)系帶來的誤差。采用這種基于數(shù)學(xué)模型的“電子工裝”技術(shù)，在節(jié)省下制造機(jī)械工裝的高額成本的同時(shí)也省去了對(duì)這些機(jī)械工裝進(jìn)行檢測和維護(hù)的人力資源，可以大大提高生產(chǎn)效率。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　圖 5 擬合計(jì)算的調(diào)整和計(jì)算結(jié)果

　　此外，激光跟蹤儀也可以用于汽車外形設(shè)計(jì)。由藝術(shù)家在木模上雕刻設(shè)計(jì)的新車型，需要精確的變成計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型，在以往，這需要一臺(tái)造價(jià)不菲的高精度大型導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機(jī)，而現(xiàn)在一臺(tái)TrackerIIPlus激光跟蹤儀，配合其功能強(qiáng)大的測量軟件就能完成這套復(fù)雜的逆向工程，激光跟蹤儀形式多樣的動(dòng)態(tài)掃描工作方式，能夠精確反求出空間自由曲線、曲面的數(shù)學(xué)模型，從而大大降低沖壓模具的生產(chǎn)制造成本，同時(shí)，激光跟蹤儀也可以用于這些沖壓模具和工件的檢測。

　　激光跟蹤儀測量技術(shù)在我國的汽車生產(chǎn)在線檢測領(lǐng)域還是方興未艾，在汽車制造業(yè)中推廣應(yīng)用有著廣闊的前景。

　　參考文獻(xiàn)：

　?。?］《激光跟蹤測量系統(tǒng)的原理及在車身在線檢測中的應(yīng)用》，李廣云?！渡虾Ｓ?jì)量測試》，2002年04期。

　?。?］《激光跟蹤儀在大尺寸工件幾何參數(shù)測量中的應(yīng)用》，張春富、張軍、唐文彥、盧紅根。《工具技術(shù)》，2002年05期。

　?。?］《采用激光跟蹤儀測量飛機(jī)外形》，韓清華、鄭保、郭宏利、王鴻翔?！逗娇沼?jì)測技術(shù)》，2004年01期。

　?。?］《使用激光跟蹤儀確定數(shù)控機(jī)床空間位置關(guān)系》，劉曉東?！吨圃鞓I(yè)自動(dòng)化》，2004年08期。

　?。ㄗ髡撸好绹詣?dòng)精密工程公司 王瑋）