[发明专利]用于激光跟踪仪的动静态校准装置及动、静态校准方法

说明书

本发明公开了一种用于激光跟踪仪的动静态校准装置及动、静态校准方法，一种用于激光跟踪仪的动静态校准装置，以高精密二维光栅作为标定基准，解决了传统靶球式标定存在的精度不足和单一静态标定的问题。通过探针在二维光栅上移动，利用二维光栅测量具有的高精度，高分辨力的特性，来测量出安放于滑块上靶标所移动的距离，并且使误差控制在10nm——100nm的范围内，同时激光跟踪仪也对靶标进行测量，将二者的数据进行对比，即可提高校准的精度，通过对探针的移动速度以及移动轨迹控制，还可以对激光跟踪仪的动态速度、动态速度极限以及圆轨道进行校准测量，可广泛应用于激光跟踪仪的常规动静态校准。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种用于激光跟踪仪的动静态校准装置及动、静态校准方法。

背景技术

近些年来，随着一些大型工件以及特种工程项目的增多，其对工件的安装定位精度也越来越高，一般要求达到亚毫米的定位精度。普通的测量仪器如经纬仪、全站仪等己经很难满足上述项目的定位测量需求，幸而得益于大尺寸三维坐标测量机——激光跟踪仪在国内各领域的广泛应用。激光跟踪仪是目前工业测量系统中测量精度最高的大尺寸测量仪器，可以实时跟踪空间中运动的目标靶标，通过锁定靶标及激光光束的反射作用测得目标靶标的实时空间三维坐标。

激光跟踪三维测量系统由主机和反射靶标组成。主机通过干涉仪或测距仪与两个相互垂直的测角系统构成，建立了一个球坐标系，通过双轴旋转驱动机构控制光线跟踪反射靶标的移动，同时测量主机到反射靶标之间的距离，以及这些旋转轴的角坐标，确定靶标在坐标系中的位置，可以测量静止目标，跟踪和测量活动目标。

目前的校准方法在校准过程中，靶标与靶坐使用的是标准器件，在校准过程中不会对其本身所具有的误差进行测量，但是在实际应用中，由于器件的制造误差以及人为安装误差等，会对激光跟踪仪最终的校准精度产生影响。当进行动态速度测量时，现有的校准方法需要使用与静态测量所不同的元器件，需要对校准环境重新布置，使得校准过程较为繁琐，无法一次性完成动态以及静态校准。

发明内容

本发明的目的是提供用于激光跟踪仪的动静态校准装置及动、静态校准方法，能够在提高校准精度的同时，还可以进行更简单快捷的动态速度测量。

为达到上述目的，本发明所述用于激光跟踪仪的动静态校准装置包括光栅测量装置和相互垂直的水平板和竖直板，水平板用于放置激光跟踪仪，竖直板上固定有竖向导轨和光栅测量装置中的二维光栅，竖向导轨上滑动连接有滑块，滑块与探针的一端固定连接，探针的另一端与二维光栅相接，滑块还与靶座的一端固定连接，靶座的另一端固定有靶标，探针和靶座相对设置。

进一步的，竖向导轨通过横向导轨与滑块滑动连接，横向导轨与竖向导轨滑动连接，滑块与横向导轨滑动连接。

进一步的，二维光栅的长度和宽度均为1m，二维光栅的栅距为10nm—80μm。

进一步的，水平板和竖直板均由大理石材料制成。

基于上述的一种用于激光跟踪仪的动静态校准装置的静态示值误差校准方法，包括以下步骤：

步骤1、将激光跟踪仪放置于水平板上；

步骤2、用光栅测量装置记录探针的初始位置，用激光跟踪仪记录靶标的初始位置，然后移动滑块，使用激光跟踪仪对靶标进行跟踪，滑块移动至设定距离后停止移动，然后用激光跟踪仪记录靶标的终止位置，用光栅测量装置记录探针的终止位置；

步骤3、计算通过光栅测量装置测量到的探针的移动距离D₁，和激光跟踪仪2测量得到的靶标5的移动距离D₂，D₁和D₂的差值，即为长度示值误差。