[发明专利]一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法

权利要求书

1.一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：采用激光跟踪仪按照常规方法测量靶球在充满水的三维水箱内的位移量；

步骤(2)：对激光跟踪仪测量的该位移量进行误差修正；

步骤(3)：计算三维水箱定位精度。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，所述的步骤(2)包括建立ADM折射补偿模型和IFM折射补偿模型，以及根据ADM折射补偿模型和IFM折射补偿模型求解靶球位置坐标。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，所述的建立ADM折射补偿模型的方法是根据相位法测距原理，利用介质的折射率补偿在玻璃和水中的测距误差，若靶球在P₀位置时，光在玻璃中的传播距离为在水中的传播距离为ADM对应的空气折射率、玻璃折射率和水折射率分别为n_{a_ADM}、n_{g_ADM}和n_{w_ADM}，则ADM的测量误差表示为：

4.根据权利要求2所述的一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，所述的建立IFM折射补偿模型的方法是根据干涉法测距原理，利用介质的折射率补偿在玻璃和水中的测距误差，若靶球在P_i位置时，光在玻璃中的传播距离为在水中的传播距离为IFM对应的空气折射率、玻璃折射率和水折射率分别为n_{a_IFM}、n_{g_IFM}和n_{w_IFM}，则IFM的测量误差表示为：

上式中i-1是指靶球移动到第i位置前的上一位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，求解靶球位置坐标的具体方法包括：

步骤1：输入激光跟踪仪测量点的示值坐标；

步骤2：确定玻璃平面方程，求解入射点坐标与入射角；

步骤3：根据折射定律，分别计算激光束在玻璃中和水中的折射角；

步骤4：测量玻璃厚度，根据激光束在玻璃中的折射角，计算光在玻璃中的传播距离；

步骤5：求解入射点在玻璃内平面上的投影点，确定折射平面方程；

步骤6：由激光束在玻璃中的传播距离，出射点位于玻璃内平面和折射平面3个约束条件，求解出射点坐标；

步骤7：补偿ADM和IFM的测距误差，计算激光束在水中的传播距离；

步骤8，由激光束在水中的传播距离，水中的折射角和靶球位置位于折射平面3个约束条件，求解靶球位置坐标。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪折射补偿的三维水箱定位精度检测方法，其特征在于，计算三维水箱定位精度的方法为：通过比较经补偿后的相邻靶球位置间距和三维水箱的移动指令来确定三维水箱的定位精度，若经补偿后的相邻靶球位置间距三维水箱的移动指令为L_i，则定位精度可表示为：