[发明专利]用于激光追踪仪几何误差又一补偿装置

说明书

本发明公开了用于激光追踪仪几何误差又一补偿装置，该补偿装置分为两个部分，即猫眼垂直移动结构和激光追踪仪回转结构。猫眼垂直移动结构分为立柱导轨结构、激光准直结构和定位误差补偿结构三个部分。激光追踪仪回转结构由激光追踪仪、电动二维平台和精密转台构成。本发明能够有效地补偿由几何误差引起的系统测量误差，提高激光追踪仪测量精度，同时也保证了基于多边法的激光跟踪测量系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种激光测量领域，特别涉及一种用于激光追踪仪几何误差补偿装置。

背景技术

激光追踪仪是工业测量领域中一种高精度的大尺寸测量仪器。具有测量空间大、测量效率高、测量精度高、操作简单等特点，类似于便携式三坐标测量机，并广泛应用于船舶制造、汽车制造、飞行器制造等领域。激光追踪仪是基于多边法原理的测量系统，专用于校准三坐标测量机、数控机床等高档数控装备。虽然多边法是各种利用激光跟踪测量系统校准数控装备的方法中理论精度最高的方法，但也要求激光追踪仪自身具有较高的测量精度。然而，目前并没有关于激光追踪仪几何误差的补偿装置以及补偿方法。因此，用于激光追踪仪几何误差又一补偿装置能够有效地提高系统测量精度，同时也保证了基于多边法的激光跟踪测量系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于补偿激光追踪仪由几何误差(即加工误差和安装误差)引起的系统测量误差，提供了用于激光追踪仪几何误差又一补偿装置。

根据一种验证激光追踪测量系统标准球面反射镜减小轴系跳动误差方法可知，垂直回转轴系和水平回转轴系的回转误差不会影响激光追踪仪的测量精度。根据一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统几何误差补偿方法可知，激光追踪仪的系统测量精度仅由各项几何误差决定，与目标靶镜的被测距离无关。

本发明采用的技术方案为用于激光追踪仪几何误差又一补偿装置，该补偿装置分为两个部分，即猫眼垂直移动结构6和激光追踪仪回转结构。猫眼垂直移动结构6分为立柱导轨结构7、激光准直结构8和定位误差补偿结构9三个部分。激光追踪仪回转结构由激光追踪仪4、电动二维平台3和精密转台2构成。

如图1所示，该激光追踪仪几何误差补偿装置中各部分光学元件的位置关系如下：

将猫眼垂直移动结构6和精密转台2安装在大理石平台1上，并保证大理石平台1的台面与基准面水平。调整猫眼垂直移动结构6的位置，使猫眼19的中心与精密转台2的轴线保持一米的标准距离。将电动二维平台3安装在精密转台2的台面上，激光追踪仪4固定在电动二维平台3上。调整电动二维平台3，使激光追踪仪4的中心过精密转台2的回转轴线。

如图2所示，猫眼垂直移动结构6由立柱导轨结构7、激光准直结构8、定位误差补偿结构9构成，并配有定位孔板10、电脑11、数据线12以及总连接板13。猫眼垂直移动结构6的功能在于保证猫眼19能够在行程内沿垂直基准面的方向移动，且具有较好的直线度与定位精度。

如图3所示，立柱导轨结构7自上而下依次为猫眼19、U型连接架18、第一手动滑台17、L型连接架、垂直滑台16和钢架14。钢架14侧面沿垂直方向开有两列直径6.6mm的通孔，每一列八个孔，每两个孔间距为25mm。L型连接架15背面开有两列公称直径6mm的螺纹孔，每两个孔间距为25mm。通过螺纹连接，能够改变L型连接架15在钢架14上的高度位置。垂直滑台16的最大行程为25mm，并通过螺纹连接的方式安装在L型连接架15上。第一手动二维滑台17通过螺纹连接的方式安装在垂直滑台16的上端。U型连接架18通过螺纹连接的方式安装在第一手动二维滑台17的上端。猫眼19通过螺纹连接的方式安装在U型连接架18的内部。

如图4所示，激光准直结构8自上而下依次为第二手动二维滑台25、PSD连接板24、PSD模块23、第一五角棱镜21和激光器20。第二手动二维滑台25通过螺纹连接的方式安装在总连接板13的下表面，并通过PSD连接板24与PSD模块23安装在一起。激光器20发出的准直激光束22被第一五角棱镜21改变方向后沿垂直方向照射到PSD模块23上。