[发明专利]具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统及其补偿方法

权利要求书

1.一种具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，包括：放置于桌面上的水平转台（4），水平转台（4）上安装有支架（9），支架（9）上安装有球面回转机构，所述球面回转机构包括标准球（1）、中心开口的支撑板（11）、第一位移传感器（2）、第二位移传感器（3），以及激光头（6），其中，标准球（1）设置于支架（9）的中心，支撑板（11）的中心开口穿过标准球（1）后安装于支架（9）上，第一位移传感器（2）、第二传感器（3），以及激光头（6）安装于支撑板（11）上，其中，第一位移传感器（2）和第二传感器（3）位于激光头（6）所射激光束（10）的反向延长线上，并且位于标准球（1）的两侧。

2.根据权利要求1所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，所述支架（9）上连接有用于带动支架（9）转动的电机（5）。

3.根据权利要求1或2所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，包括第一准球固定架（1-1），第一固定架（1-1）设置于桌面上，标准球（1）固定安装于第一标准球固定架（1-1）上。

4.根据权利要求1所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，还包括机架（12）、以及交叉安装于机架（12）上的第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）；支架（9）安装于机架（12）上，第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）的内环交叉处安装有用于推动支撑板（11）旋转的推杆（15），并且第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）分别与中空力矩电机连接，通过中空力矩电机转动带动第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）转动，并通过推杆（15）调整球面回转机构的位置。

5.根据权利要求4所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，所述支架（9）包括设置于桌面上的第二准球固定架（9-1），第二准球固定架（9-1）上套设有支撑架（9-2），支撑架（9-2）安装于机架（12）上，支撑板（11）安装于支撑架（9-2）上端。

6.根据权利要求4所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，其特征在于，所述中空力矩电机通过夹具与第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）的外环连接。

7.根据权利要求4所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统，所述推杆（15）通过轴承与第一滚柱轴环（13）和第二滚柱轴环（14）相连接，并且推杆（15）的轴线位于的回转中心。

8.一种基于权利要求1所述的具有球面回转跳动误差补偿功能的激光跟踪测量系统的误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）获得标定量：两个位移传感器之间的距离D、标准球的半径R、激光出射点（8）到第二位移传感器（3）的距离A1；

2）获得测量量：激光出射点（8）到目标点的距离A2，以及第一位移传感器（2）和第二传感器（3）分别到标准球（1）球面的距离B和C；

3）根据上述标定量和测量量，求目标点到标准球（1）球心的距离，通过目标点到标准球（1）球心的距离补偿掉激光头相对于回转中心的跳动，具体的计算公式如下：

A=A1+A2X=D-B-CX1=A+B+XX2=R2-X2]]>

得到目标点到标准球（1）球心的距离L的计算公式如下：

L=X12+X22]]>

其中，A为第二位移传感器（3）到目标靶球（7）的距离；

X为第一位移传感器（2）与第二位移传感器（3）截得的标准球（1）球面弦长的一半；

X1为标准球（1）球心做第一位移传感器（2）与第二位移传感器（3）弦的垂心到目标靶球（7）的距离；

X2为标准球（1）球心到第一位移传感器（2）与第二位移传感器（3）截得的标准球（1）球面弦的距离。