激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置和方法
【專利摘要】一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)方法，包括：將激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置安裝到激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，隨機(jī)械轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；在激光跟蹤儀的跟蹤探測(cè)器上測(cè)量角錐棱鏡反射回光的封閉成像軌跡；對(duì)得到的封閉成像軌跡進(jìn)行處理，得到所述封閉成像軌跡的中心，其在跟蹤探測(cè)器上的坐標(biāo)即為探測(cè)器的安裝誤差。以及一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置及校正方法。本發(fā)明可對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差進(jìn)行高精度檢測(cè)，其測(cè)量結(jié)果可用于激光跟蹤儀探測(cè)器的標(biāo)定和誤差修正，可提高激光跟蹤儀的跟蹤測(cè)量精度。本發(fā)明的裝置具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、成本低廉等特點(diǎn)。
【專利說明】激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儀器測(cè)量和校準(zhǔn)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]激光跟蹤儀是國(guó)際上近十年發(fā)展起來的新型大尺寸空間三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器，可對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量，具有安裝操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度及效率高等優(yōu)點(diǎn)，是大尺寸工業(yè)測(cè)量和科學(xué)測(cè)量的主要手段，近年來得到了迅速發(fā)展。
[0003]當(dāng)激光跟蹤儀對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行跟蹤時(shí)，其發(fā)出的光經(jīng)過目標(biāo)反射器反射后在探測(cè)器上形成一個(gè)光斑。當(dāng)目標(biāo)反射器進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，反射回探測(cè)器上的光斑的位置也產(chǎn)生偏移，則當(dāng)前反射回探測(cè)器上的光斑的位置與零點(diǎn)位置之間的差值叫做目標(biāo)的脫靶量。對(duì)于目標(biāo)反射器，探測(cè)器上的零點(diǎn)位置即為目標(biāo)反射器中心反射回的光斑位置。然而在跟蹤儀的安裝過程中，很難保證系統(tǒng)的光軸與光電探測(cè)器保持垂直關(guān)系，通常是依靠加工安裝精度來保證，這種方式對(duì)加工和安裝工藝要求較高；或者依靠人眼判斷來調(diào)節(jié)，這種方式一般精度較低。這就需要設(shè)計(jì)一種具體的檢測(cè)方法來保證激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝不存在誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置和方法，以消除激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，包括:
[0006]角錐棱鏡01，由三個(gè)相互垂直的反射鏡組成的反射面構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光進(jìn)行平行返回，且當(dāng)激光入射點(diǎn)在其中心時(shí)，實(shí)現(xiàn)入射光的原路返回；
[0007]底座07，用于承載所述角錐棱鏡01 ;以及
[0008]底座與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口 06，用于將所述底座07與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸固定連接。
[0009]其中，所述底座07與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口 06上端具有三個(gè)均勻圓周分布的定位孔04，通過軸孔配合與螺紋固定的方式與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸相連。
[0010]其中，在所述底座07底部側(cè)面具有四個(gè)均勻圓周分布的調(diào)節(jié)螺絲05，用以調(diào)節(jié)所述底座07的平動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所述角錐棱鏡01中心盡量位于所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸的中心。
[0011]其中，在所述底座07和所述角錐棱鏡01之間還具有固定壓圈02，所述固定壓圈02通過外螺紋與所述底座07連接，用于固定所述角錐棱鏡01，避免在旋轉(zhuǎn)過程中所述角錐棱鏡01發(fā)生滑動(dòng)。
[0012]其中，在所述底座07的側(cè)面具有三個(gè)均勻圓周分布的觀察孔03，用于觀察所述角錐棱鏡Ol與所述底座07的安裝情況，避免所述角錐棱鏡01安裝傾斜。
[0013]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種使用如上所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差進(jìn)行檢測(cè)的方法，包括下列步驟:
[0014]將所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置安裝到所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，隨所述機(jī)械轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；
[0015]在所述激光跟蹤儀的跟蹤探測(cè)器上測(cè)量所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的角錐棱鏡反射回光的封閉成像軌跡；
[0016]求得所述封閉成像軌跡的中心，其在跟蹤探測(cè)器上的坐標(biāo)即為探測(cè)器的安裝誤差。
[0017]作為本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種使用如上所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差進(jìn)行校正的方法，包括下列步驟:
[0018]將所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置安裝到所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，隨所述機(jī)械轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；
[0019]在所述激光跟蹤儀的跟蹤探測(cè)器上測(cè)量所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的角錐棱鏡反射回光的封閉成像軌跡；
[0020]調(diào)節(jié)所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，使所述封閉成像軌跡的半徑變小；
[0021]判斷所述封閉成像軌跡的半徑是否為零，如果為零，則完成了對(duì)所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的校正；否則，求得所述封閉成像軌跡的中心，其在跟蹤探測(cè)器上的坐標(biāo)即為探測(cè)器的安裝誤差。
[0022]基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置和方法通過角錐棱鏡的多次反射，可對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差進(jìn)行高精度的檢測(cè)，其測(cè)量結(jié)果可用于激光跟蹤儀探測(cè)器的標(biāo)定和誤差修正，可提高激光跟蹤儀的跟蹤測(cè)量精度。本發(fā)明的裝置具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、成本低廉等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)原理圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明:
[0026]01-角錐棱鏡；02_固定壓圈；03_觀察孔；04_定位孔；05_調(diào)節(jié)螺絲；06_底座與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口 ；07_底座；20_激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸；21_入射光線；22_探測(cè)器幾何中心；23_光電探測(cè)器；24_實(shí)際光斑軌跡圓心；25_出射光線；26_角錐棱鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置包括:角錐棱鏡01、固定壓圈02、觀察孔03、定位孔04、調(diào)節(jié)螺絲05、底座與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口 06和底座07。角錐棱鏡01由三個(gè)相互垂直的反射鏡組成的反射面構(gòu)成，其特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)入射光進(jìn)行平行返回，且當(dāng)激光入射點(diǎn)在其中心時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)入射光的原路返回。固定壓圈02通過外螺紋與底座07連接，主要用于固定角錐棱鏡01，避免在旋轉(zhuǎn)過程中角錐棱鏡01發(fā)生滑動(dòng)。底座07的底部為與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸連接的接口06，其上端設(shè)計(jì)了三個(gè)均勻圓周分布的定位孔04，通過軸孔配合與螺紋固定的方式與跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸相連；在底部側(cè)面又設(shè)計(jì)了四個(gè)均勻圓周分布的調(diào)節(jié)螺絲05，用以調(diào)節(jié)裝置的平動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)角錐棱鏡01中心盡量位于機(jī)械轉(zhuǎn)軸的中心。在其側(cè)面設(shè)計(jì)了三個(gè)均勻圓周分布的觀察孔03，用于觀察角反射器與底座的安裝情況，避免反射器安裝傾斜。
[0029]本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差的檢測(cè)方法的基本原理如圖2所示。本發(fā)明利用了角錐棱鏡01照射到角反射器中心的激光會(huì)按原路返回的特點(diǎn)，但在實(shí)際操作過程中很難判斷激光是否正好照射到角錐棱鏡01的錐點(diǎn)，因此如圖1所示，設(shè)計(jì)了一種基于角錐棱鏡的激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，簡(jiǎn)稱標(biāo)定裝置。如圖2所示，在標(biāo)定過程中，將角錐棱鏡26安裝到激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸20上，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸20，觀測(cè)光電探測(cè)器23上的光斑位置的變化情況。由于出射光線25與機(jī)械轉(zhuǎn)軸20同軸，而出射光線25不能夠保證正好照射到角錐棱鏡26的錐點(diǎn)，因此出射光線25與入射光線21有一定的偏移。
[0030]標(biāo)定方式1:旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸20，可以觀測(cè)到激光光斑在光電探測(cè)器23上形成圓形軌跡，通過調(diào)節(jié)角錐棱鏡26與機(jī)械轉(zhuǎn)軸20的偏離程度，可觀測(cè)到該圓形軌跡的大小發(fā)生變化，而球心距離機(jī)械轉(zhuǎn)軸線越近，該圓形的軌跡越小，當(dāng)出射光線25正好照射到角錐棱鏡26的錐點(diǎn)時(shí)，光電探測(cè)器23上的光斑位置不發(fā)生改變，此時(shí)光斑位置即為探測(cè)器的零點(diǎn)位置。
[0031]標(biāo)定方式2:旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸20，記錄激光光斑在光電探測(cè)器23上形成的光斑軌跡，通常為圓形或橢圓形，通過調(diào)節(jié)角錐棱鏡26與機(jī)械轉(zhuǎn)軸20的偏離程度，可觀測(cè)到光斑的圓形軌跡大小發(fā)生變化，而球心距離機(jī)械轉(zhuǎn)軸軸線越近，其圓形軌跡越小。當(dāng)圓形軌跡變化到一定程度時(shí)，無法通過調(diào)節(jié)角錐棱鏡的底座使其變得更小。此時(shí)可擬合圓形軌跡，獲取其幾何中心，該幾何中心即為探測(cè)器的零點(diǎn)位置。
[0032]通過上述方法，可對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差進(jìn)行高精度檢測(cè)，其測(cè)量結(jié)果可用于激光跟蹤儀探測(cè)器的標(biāo)定和誤差修正，可提高激光跟蹤儀的跟蹤測(cè)量精度。而通過上述描述可知，本發(fā)明的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置也具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、成本低廉等特點(diǎn)。
[0033]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，包括: 角錐棱鏡(01)，由三個(gè)相互垂直的反射鏡組成的反射面構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光進(jìn)行平行返回，且當(dāng)激光入射點(diǎn)在其中心時(shí)，實(shí)現(xiàn)入射光的原路返回； 底座(07)，用于承載所述角錐棱鏡(01);以及 底座與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口(06)，用于將所述底座(07)與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，其中所述底座(07)與激光跟蹤儀機(jī)械轉(zhuǎn)軸的接口(06)上端具有三個(gè)均勻圓周分布的定位孔(04)，通過軸孔配合與螺紋固定的方式與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，其中在所述底座(07)底部側(cè)面具有四個(gè)均勻圓周分布的調(diào)節(jié)螺絲(05)，用以調(diào)節(jié)所述底座(07)的平動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所述角錐棱鏡(01)中心盡量位于所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，其中在所述底座(07)和所述角錐棱鏡(01)之間還具有固定壓圈(02)，所述固定壓圈(02)通過外螺紋與所述底座(07)連接，用于固定所述角錐棱鏡(01)，避免在旋轉(zhuǎn)過程中所述角錐棱鏡(01)發(fā)生滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置，其中在所述底座(07)的側(cè)面具有三個(gè)均勻圓周分布的觀察孔(03)，用于觀察所述角錐棱鏡(01)與所述底座(07)的安裝情況，避免所述角錐棱鏡(01)安裝傾斜。
6.一種使用如權(quán)利要求1至5任一所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差進(jìn)行檢測(cè)的方法，包括下列步驟: 將所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置安裝到所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，隨所述機(jī)械轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)； 在所述激光跟蹤儀的跟蹤探測(cè)器上測(cè)量所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的角錐棱鏡反射回光的封閉成像軌跡； 求得所述封閉成像軌跡的中心，具在跟蹤探測(cè)器上的坐標(biāo)即為探測(cè)器的安裝誤差。
7.一種使用如權(quán)利要求1至5任一所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置對(duì)激光跟蹤儀位置探測(cè)器的零位安裝誤差進(jìn)行校正的方法，包括下列步驟: 將所述的激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差檢測(cè)裝置安裝到所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸上，隨所述機(jī)械轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)； 在所述激光跟蹤儀的跟蹤探測(cè)器上測(cè)量所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置的角錐棱鏡反射回光的封閉成像軌跡； 調(diào)節(jié)所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的檢測(cè)裝置與所述激光跟蹤儀的機(jī)械轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，使所述封閉成像軌跡的半徑變小； 判斷所述封閉成像軌跡的半徑是否為零，如果為零，則完成了對(duì)所述激光跟蹤儀位置探測(cè)器零位安裝誤差的校正；否則，求得所述封閉成像軌跡的中心，其在跟蹤探測(cè)器上的坐標(biāo)即為探測(cè)器的安裝誤差。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104296654SQ201410504127
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】周維虎, 勞達(dá)寶, 董登峰, 張滋黎, 紀(jì)榮祎, 袁江, 劉鑫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院