一种激光跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法，通过建立跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法的数学模型，利用激光跟踪仪干涉测量装置和跟踪靶球在特定空间位置测量得到几组观测量，进而计算出跟踪反射转镜与横轴的平移误差。
【专利说明】 一种激光跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差检测的方法，该方法主要用于激光跟踪仪安装调试与误差修正。
【背景技术】
[0002]激光跟踪仪的跟踪反射转镜固定在跟踪仪横轴上，可绕横轴进行转动。理想情况下横轴应与跟踪反射转镜所在平面共面。但在实际制造安装、搬用和使用等过程中，两者之间的严格几何位置关系难以保证，因此需要对上述部件的准确几何位置关系进行检测，以有利于后期误差修正。目前尚缺乏对跟踪仪跟踪反射转镜与横轴方位进行检测的方法。针对上述情况，本发明建立一种跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差的检测方法。
【发明内容】
[0003]本发明旨在建立一种跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法的数学模型，利用激光跟踪仪干涉测量装置和跟踪靶球在特定空间位置测量得到几组观测量，进而计算出跟踪反射转镜与横轴的平移误差。在其过程中建立跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法的数学模型，成为亟待解决的问题。
[0004]与以往专利技术和现有技术相比较，本发明可同时检测得到跟踪反射转镜与横轴平移误差和干涉起始距离，具有精度高、结构简单、操作方便、无额外成本等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]为了更清楚、准确地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0006]图1A-图1B为跟踪仪反射转镜和横轴几何位置关系示意图。
[0007]图1A为正面图；图1B为侧面图。
[0008]其中，1:激光跟踪仪；2:跟踪反射转镜；3:横轴；4:鸟巢(干涉距离起始点)。
[0009]图2为转镜横轴标定方法数学模型示意图
[0010]其中，1:跟踪仪位置I ;2:跟踪仪位置2 ；3:祀球位置I ;4:祀球位置2 ；5,6:鸟巢(干涉距离起始点)。
[0011]图3转镜横轴标定方法数学模型示意图
[0012]其中，1:靶球位置I ;2:靶球位置2 ；3:鸟巢(干涉距离起始点)；4:坐标系中心O ;5:当靶球位于鸟巢时(即光线射入鸟巢时)的转镜位置；6:当靶球位于位置I时的转镜位置；7:当靶球位于位置2时的转镜位置；A1:当靶球位于鸟巢时光线与转镜交点位置；C1:当靶球位于位置I时光线与转镜交点位置；C2:当靶球位于位置2时光线与转镜交点位置；Dl:当靶球位于位置I时光程与鸟巢位置光程等长处；D2:当靶球位于位置2时光程与鸟巢位置光程等长处。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案件进行准确、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于此，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0014]本发明涉及的激光跟踪仪反射转镜与横轴平移误差检测方法是利用跟踪仪本身的干涉测距装置(IFM)来进行检测。
[0015]激光跟踪测量系统用IFM测距时，测得的是相对距离，因此最终的测量结果要加上初始距离。如图1所示，当横轴和跟踪反射转镜无平移时，初始距离指激光从坐标系中心到靶球位于鸟巢时的激光距离M(如图1所示)。当存在平移时，初始距离为激光从坐标系中心到靶球位于鸟巢时的位置。
[0016]图2为标定步骤示意图。跟踪仪先后移动两个位置，在位置I测得距离目标I和目标2的距离分别为L1和L2 (相对于基准距离移动的长度)，在位置2处测得目标I和目标2间的距离为L。在标定时位置I和位置2高度尽量一致且尽量处于与竖轴铅垂的平面上。设转镜与横轴距离为山激光跟踪仪原点到鸟巢处的光程为M，坐标系原点到鸟巢的直线距离为h，如图3所示。
[0017]当靶球位于鸟巢位置3时，光程为:0A+AB = M
[0018]此时的M即为跟踪反射转镜与横轴存在平移时的初始距离。
[0019]其数学表达式为:
[0020]d/cos (Vq/2+45。) +h.cos (V`0+ Z B) /CosV0 = M
[0021]当靶球分别位于位置I和位置2时，设C1, C2分别为激光与反射平面镜交点，则有:
[0022]OCJC1D1 = M
[0023]0C2+C2D2 = M
[0024]在测量过程中有:
[0025]C1DjC2D2 = L-L1-L2 = H
[0026]在Λ ABC 中，
[0027]由C1D^C2D2 = H 可以得到:
[0028]21-(1/008^/2+45° )-d/cos (V2/2+45° ) = H
[0029]解上述方程式可以得到:
[0030]Ic1Ii2 = k2d2+k3d+k4(I)
[0031]其中:
[0032]Ic1 = 4cos2 (V0/2+45。)
[0033]k2 = 4cos2V0+ λ J
[0034]k3 = 2 λ j λ 2
[0035]k4 = λ 22
[0036]λ ! = [1/008^/2+45° )+1/cos (V2/2+45° )].cos(V0/2+45° )+2(sinV0_l)
[0037]λ 2 = H.cos (V0/2+45。)[0038]将测量过程重复一次，得到同样的方程式，但各系数较前方程式有一定变化，设第二次测量后的系数分别为k/，k2' ,k3/，k/。则两方程联立得到:
[0040]得到转镜与横轴平移误差量值。由d带入(I)式也可得到跟踪仪基准距离值。
[0041]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或者使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。`
【权利要求】
1.一种激光跟踪仪跟踪反射转镜与横轴平移误差检测方法，包括， 激光跟踪仪反射转镜与横轴平移误差检测方法是利用跟踪仪本身的干涉测距装置(IFM)来进行检测； 激光跟踪测量系统用IFM测距时，测得的是相对距离，因此最终的测量结果要加上初始距离。当横轴和跟踪反射转镜无平移时，初始距离指激光从坐标系中心到靶球位于鸟巢时的激光距离M ; 跟踪仪先后移动两个位置，在位置I测得距离目标I和目标2的距离分别为L1和L2 (相对于基准距离移动的长度)，在位置2处测得目标I和目标2间的距离为L。在标定时位置I和位置2高度尽量一致且尽量处于与竖轴铅垂的平面上。设转镜与横轴距离为d，激光跟踪仪原点到鸟巢处的光程为M，此时的M即为跟踪反射转镜与横轴存在平移时的初始距离。
【文档编号】G01B11/02GK103884287SQ201410086898
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】周维虎, 张滋黎, 劳达宝, 袁江, 纪荣祎, 董登峰, 刘鑫, 朱涵, 李万红 申请人:中国科学院光电研究院