文档介绍：faro激光跟踪仪工作原理
传统的飞机全机水平测量一般是采用常规的光学仪器, 即用水平仪和经纬仪对飞机的安装角和对称性进行测量, 但这种测量方法有测量效率低、人为误差比较大及测量精度比较差等缺点。随着飞机性能不断提高, 对飞机外形的要求也越来越高, 因此对全机调平误差提出了更高的要求,有些飞机调平误差为± mm 以下, 常规光学仪器已不能满足水平测量的要求。而全机水平测量是检测最终产品安装精度是否满足技术要求的必须的检测项目, 目前工厂的型架安装已经完全采用激光跟踪仪定位安装, 部分重要机加件也全部采用数字化测量技术。激光跟踪测量系统是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距、光电探测、精密机械、计算机及控制、现代数值计算理论等各种先进技术, 可对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点, 适合大尺寸工件装配测量, 因此适用于飞机类产品空间点位的测量。
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2021/3/26
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faro激光跟踪仪工作原理
激光跟踪仪测量系统的组成及原理
激光跟踪仪实际上是一台激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪, 跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪的三个轴, 三轴相交的中心是测量坐标系的原点。激光跟踪仪可以连续的瞄准、跟踪并确定由移动或稳定的反射目标返回激光束的位置。简单的说, 激光跟踪测量系统可静态或动态地跟踪一个在空中运动的点, 由此形成球坐标测量系统, 并测得三个位置参量α、β、γ即可确定目标直角坐标系的位置矢量P = (x， y， z)。
x =OP sinβcosα
y = OP sinβsinα
z = OP cosβ
其中α，β是有两个角度编码器来读出的，OP是有经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算公式，可计算位移量OP
两个角编码器自动测量靶标相对于跟踪仪的水平方位角和垂直方位角；靶标与激光跟踪仪之间的距离由激光干涉仪测量。这些信息经传感器电缆传给激光跟踪仪控制机，跟踪仪控制机整理计算后，一部分信息经马达电缆反馈回激光跟踪仪，控制伺服马达，使激光束始终锁定移动中的靶标；另一部分信息经局域网传输给应用处理机，储存在数据库中。
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从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式式中λ为激光波长(N 为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。使用单频激光干涉仪时，要求周围大气处于稳定状态，各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
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飞机具有外形尺寸及重量大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点。而激光跟踪仪则要求一个站位内测量点光线直线可达, 不可断光再续, 且中间不能有障碍物, 但在飞机上的水平测量点大部份是对称分布, 比如机翼、平尾的安装角就需要测量机身左右的坐标点, 由于中间被机身、起落架或其他挂载挡住, 因此在一个站位下就不可能测量出所有的坐标点, 而需多个站位、多个坐标系, 所以单台激光跟踪仪必须通过转站的方法扩大测量范围, 避开障碍物, 以使单站位下光线直线可达。
实现测量。转站指的是在相邻的站位之间靠至少几个共同基点联系起来, 前一个站位测量几个共同基点,下一个站位再次测量这几个共同基点, 然后由计算机测量软件通过拟合计算, 把不同站位信息相互联系, 形成一个统一的坐标系。
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通过站位转换, 能测量到全机所有的坐标点。一般测量方法有:
1)直接测量法, 直接将靶标放置到待测点位置, 通过多次采样, 由测量系统通过计算得出结果的均值, 实现被测标点的测量, 比如对于机身侧面的标点就可以采用这种方式;
2)间接测量法, 通过测量球面或圆形, 采用球心或圆心拟合方式间接测出球心或圆心的点的坐标, 比如对于机翼、平尾下部的标点, 由于坐标点在下部, 有时受激光头高度的限制, 不