[发明专利]提高激光跟踪仪测量精度的方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及激光测量技术领域，具体涉及一种提高激光跟踪仪测量精度的 方法和装置。

背景技术

激光跟踪仪是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器，它具有高精 度、高效率、实时测量等特点。其测量原理是通过获取仪器中心至反射球球心 的水平角、垂直角以及边长，从而计算出反射球球心的坐标。

影响激光跟踪仪自身测量精度的因素主要为测角误差和测距误差，而这些 误差主要是由激光跟踪仪内部部件几何位置不正确造成，虽然可以通过建立仪 器几何误差模型对测角和测距误差进行补偿，但是几何误差模型参数较多而且 具有相关性，使得激光跟踪仪目前的精度水平不高。

随着我国航空航天、造船、核能、轨道交通、大科学装置等领域中对工件 制造及装配的精度要求越来越高，相应地对仪器的测量精度也提出了更高的要 求。

发明内容

本申请提供一种提高激光跟踪仪测量精度的方法和装置，以提高激光跟踪 仪的测量精度。

一种提高激光跟踪仪测量精度的方法，包括：基于长度标准装置对激光跟 踪仪进行标定，获得标定点的观测量并计算得到标定点观测量的改正数及观测 量平差值的精度；根据标定点的观测量、标定点观测量的改正数以及标定点观 测量平差值的精度对目标点的观测量进行插值改正，获得目标点观测量的改正 数；将目标点的观测量与目标点观测量的改正数相加，获得目标点改正后的观 测量。

优选地，标定点观测量的改正数以及观测量平差值的精度的计算方法如下： 建立标定点观测量的函数模型和随机模型，结合函数模型和随机模型，依据最 小二乘原理得到观测量的改正数方程及观测量平差值的方差阵，将标定点的观 测量代入观测量的改正数方程和观测量平差值的方差阵分别得到标定点观测量 的改正数和标定点观测量平差值的精度。

优选地，结合函数模型和随机模型，依据最小二乘原理还得到观测量的后 验方差阵。

优选地，所述建立标定点观测量的函数模型包括建立激光跟踪仪仪器坐标 系、全局坐标系、激光干涉仪坐标系；引入方位角W进行激光跟踪仪仪器坐标 系与全局坐标系的转换，引入旋转角R进行全局坐标系与激光干涉仪坐标系的转 换。

优选地，目标点观测量的插值改正计算方法如下：以激光跟踪仪仪器坐标 系的原点为球心，构建一个球体，将标定点和目标点映射在这个球体表面上， 对目标点的水平方向观测量进行插值，选取其周围相邻的且其水平方向观测量 的平差值的精度比先验精度高的标定点进行插值计算，得到目标点水平方向观 测量的改正数；同理，对目标点的天顶距观测量进行插值，得到目标点天顶距 观测量的改正数。

优选地，获得标定点观测量的方法如下：将长度标准装置的激光干涉仪固 定在长度标准装置上，将激光跟踪仪稳固架设，使长度标准装置的运动平台在 长度标准装置的导轨上运动，在运动路径上选取复数个停留点作为标定点，激 光干涉仪对标定点测量获得长度观测量，激光跟踪仪对标定点测量，获得水平 方向观测量、天顶距观测量、边长观测量；变换激光跟踪仪的架设方向和/或位 置，重复上述测量步骤，使激光跟踪仪的水平方向观测量覆盖0°-360°范围、 天顶距观测量覆盖0°-180°范围、边长观测量覆盖激光跟踪仪测量半径。

优选地，激光跟踪仪对标定点的测量方法为：水平测量标定，长度标准装 置水平放置，激光跟踪仪距离长度标准装置至少2m远，其稳固架设在长度标准 装置中部位置，激光跟踪仪对标定点进行测量获得标定点的观测量；垂直测量 标定，长度标准装置垂直放置，激光跟踪仪距离长度标准装置至少2m远，其稳 固架设在长度标准装置中部位置，激光跟踪仪对标定点进行测量获得标定点的 观测量；纵向测量标定，长度标准装置水平放置，激光跟踪仪稳固架设在长度 标准装置的端头，激光跟踪仪对标定点进行测量获得标定点的观测量。

优选地，激光跟踪仪对标定点的测量方法还包括:对角线测量标定：长度标 准装置与地面成45°夹角倾斜放置，激光跟踪仪距离长度标准装置至少2m远， 其稳固架设在长度标准装置中部位置；激光跟踪仪对标定点进行测量获得标定 点的观测量。