[发明专利]一种激光追踪仪几何误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种激光追踪仪几何误差补偿方法，该补偿方法分为精密转台回转误差测量，激光追踪仪几何误差测量和激光追踪仪几何误差补偿三部分。本方法能够有效地补偿由几何误差引起的系统测量误差，提高了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。本发明的特点在于，不需要分别分析ep2、eq2和eh2与eb的函数关系，只需确定eb即可，简化了计算的工作量。

主权项

1.用于激光追踪仪几何误差又一补偿方法，其特征在于：补偿方法步骤如下，第一，使用精密转台回转误差测量装置完成对精密转台(2)回转误差的测量；调整笔式光栅(6)的测量轴线过精密转台(2)的回转轴线，连续采集精密转台(2)旋转三圈的测量数据，并将测量数据传输到第一台电脑(8)上；对测量数据进行傅里叶分析，剔除由标准球(5)和精密转台(2)的安装偏心量引起的误差成分e_p1，即一次谐波分量；其余次数谐波分量包含标准球(5)球度误差e_q1和精密转台(2)轴系回转误差e_h1；第二，使用激光追踪仪几何误差测量装置完成对精密转台(2)轴系回转误差e_h1和激光追踪仪(9)待补偿误差e_b的测量；先将猫眼(25)移动至T2位置，精密转台(2)完成±180°的旋转，同时记录激光追踪仪(9)的测量数据；接下来猫眼沿垂直方向从T₂位置以1mm的固定步长朝T₁位置移动，每移动一步长，精密转台(2)完成±180°的旋转，同时激光追踪仪(9)完成对猫眼(25)的测量；在此过程中，PSD模块(30)的测量数据用于测量猫眼(25)沿垂直方向移动的直线度误差，激光干涉仪(17)的测量数据用于测量猫眼(25)沿垂直方向移动的定位误差；根据直线度误差，在猫眼(25)移动的每一步后，调整第二手动二维滑台(26)使猫眼(25)再次对准激光追踪仪(9)垂直回转轴的零位；同时调整第三手动二维滑台(28)使准直激光束(31)再次对准PSD模块(30)的中心位置；根据定位误差，在猫眼(25)移动的每一步后，调整垂直滑台(15)保证猫眼(25)移动位移的准确性；当激光追踪仪(9)完成整个测量空间的数据采集后，建立测量系统的坐标系O‑xy；O点为精密转台(2)的回转中心，L点为激光追踪仪(9)的回转中心，T点为猫眼(25)的位置，y轴对应激光追踪仪(9)的零点位置，a、b为激光追踪仪(9)在x、y方向的偏心距离，θ_i为精密转台(2)的回转角度，l_θi+c为激光追踪仪(9)中心到猫眼(25)中心的距离，l_θi为激光追踪仪(9)测量值，c为激光追踪仪(9)中心到猫眼(25)中心的初始距离即当l_θi＝0时，l为拟合的精密转台(2)的回转半径；通过最小二乘法求解公式(1)，根据公式(2)计算出a、b、c和l；为简化表达，引入常量字符E、F、G，分别表示指定常量的乘积，即E＝al，F＝bl，G＝c²‑a²‑b²‑l²；其中，i表示测量次数，N为测量总次数；将a、b、c和l_θi带入公式(3)，能够计算出任意角度下的l_θ；此时，l_θ中主要包含两部分信息，分别是精密转台(2)轴系回转误差e_h1和激光追踪仪(9)待补偿的误差量e_b；在l_θ中剔除精密转台(2)轴系回转误差e_h1后，即可得到激光追踪仪(9)待补偿的误差量e_b；这里标准球(5)的球度误差e_q1和精密转台(2)的轴系回转误差e_h1混在一起，本方法并没有将这两项误差分离开；e_b＝l_θ‑(e_h1+e_q1)      (4)。