[发明专利]激光跟踪仪姿态测量校准装置及方法

说明书

本申请提供一种激光跟踪仪姿态测量校准装置及方法。该装置包括姿态测量靶标和二维精密转台；所述二维精密转台包括转台主体、俯仰轴和横滚轴，所述俯仰轴转动连接于所述转台主体的上方，所述横滚轴的一端转动连接于所述俯仰轴，所述姿态测量靶标连接于所述横滚轴的另一端；所述横滚轴和所述俯仰轴沿轴向相互垂直。该方法通过二维精密转台的俯仰轴和横滚轴带动姿态测量靶标转动，将姿态测量靶标的俯仰和水平方向进行置换，实现了激光跟踪仪水平方向的姿态角测试，从而实现了激光跟踪仪的三维姿态测量校准。本申请有效地降低了精密转台的设计要求，降低了制造成本，减少了转台的误差传递链，并提高了二维精密转台的测量精度和稳定性。

技术领域

本申请涉及几何测量测试技术领域，尤其涉及一种激光跟踪仪姿态测量校准装置及方法。

背景技术

激光跟踪仪是一种高端通用的超大尺寸空间几何精密测量仪器，其测量精度是大型零部件空间位姿测量的前提，而如何准确校准仪器的测量精度是保证大型高端装备制造质量的关键。

对此，在相关技术例如专利号为CN213874338U的专利中，利用三维转台构建了姿态校准装置，然而三维转台的缺陷包括加工成本高、制造周期长、体积大、误差源多，再加上多轴之间的正交性很难实现高精度装配。此外，复杂的转台三轴联动的伺服控制会产生多轴运动机构的振动传递，进而导致转台的稳定性下降。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种激光跟踪仪姿态测量校准装置及方法。

基于上述目的，本申请提供了一种激光跟踪仪姿态测量校准装置，包括：

姿态测量靶标和二维精密转台；所述二维精密转台包括转台主体、俯仰轴和横滚轴，所述俯仰轴转动连接于所述转台主体的上方，所述横滚轴的一端转动连接于所述俯仰轴，所述姿态测量靶标连接于所述横滚轴的另一端；所述横滚轴和所述俯仰轴沿轴向相互垂直。

可选地，所述姿态测量靶标包括连接平面、第一部分和第二部分以及设置在所述第一部分和第二部分之间的中间部位；所述中间部位的高度大于所述第一部分和所述第二部分的高度；所述连接平面通过螺栓固定连接于所述第一部分和所述第二部分。

可选地，所述第一部分、所述第二部分和所述中间部位设有光源标志点，所述中间部位还设有角锥棱镜。

可选地，所述连接平面固定连接于所述横滚轴的另一端。

基于上述目的和上述激光跟踪仪姿态测量校准装置，本申请还提供了一种激光跟踪仪姿态测量校准方法，包括：

将激光跟踪仪和所述二维精密转台相对放置；

调整所述激光跟踪仪，使所述激光跟踪头发射出的测量光束射向所述姿态测量靶标的中心；

通过调整所述二维精密转台带动所述姿态测量靶标转动，实现所述激光跟踪仪的姿态角测量，计算测量误差；其中，所述姿态角包括俯仰角、方位角和横滚角；

根据所述测量误差计算所述姿态角的测量精度，完成所述激光跟踪仪的姿态测量校准；其中，所述姿态角的测量精度包括所述俯仰角、所述方位角和所述横滚角的均方根误差。

可选地，所述通过调整所述二维精密转台带动所述姿态测量靶标转动，实现所述激光跟踪仪的姿态角测量，计算测量误差，包括：

控制所述二维精密转台在所述俯仰轴方向带动所述姿态测量靶标转动，用所述激光跟踪仪测量所述俯仰角，并计算所述俯仰角的测量误差；

控制所述二维精密转台在所述俯仰轴方向带动所述姿态测量靶标转动，用所述激光跟踪仪测量所述方位角，并计算所述方位角的测量误差；

控制所述二维精密转台在所述横滚轴方向带动所述姿态测量靶标转动，用所述激光跟踪仪测量所述横滚角，并计算所述横滚角的测量误差。