主动反向跟踪的辅助测量装置的制作方法

本技术涉及一种智能制造装备产业，本公开具体涉及一种主动反向跟踪的辅助测量装置。

背景技术：

1、在精密工业以及测量领域，人们在对进行装配的时候，经常需要利用精密仪器对组装的目标物进行测试以提高装配精度，在对完成装配后，也需要对机器进行校准。在对目标物或者目标物上的某个目标点进行三维坐标测量时，还需要对它们的姿态进行测量，因此需要一种能够同时测量目标的三维坐标和姿态的姿态检测装置。

2、常用的姿态检测装置包括用于发射和接收激光束的激光跟踪仪以及设置在工件的并用于反射激光束的反射器。然而，当工件的姿态发生变化的过程中，激光束可能超出反射器的可接收的角度范围(也即激光束在反射器的入射平面的入射角度的范围，一般为正负45°)，导致反射器无法接收到激光束，进而影响测量结果。

3、例如，申请为cn201510454938.5的专利公开了一种激光跟踪器、测量远程点的坐标的方法和坐标测量系统，坐标测量系统包括激光跟踪器和测量辅助物，测量辅助物能够在空间中移动并且包括回射器。然而，由于受到回射器的结构限制，当激光束与回射器的角度大于45°，会出现回射器无法接收激光束的情况，同时，由于测量辅助物未设置转动机构，无法令测量辅助物自动对准激光跟踪器，不利于坐标的测量。

技术实现思路

1、本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种能够实现反向跟踪，从而扩大可接收的角度的辅助测量装置。

2、本公开提供了一种主动反向跟踪的辅助测量装置，是用于安装于目标并反射激光跟踪仪发射的光束的辅助测量装置，包括：靶标、位置传感单元、跟踪控制单元，所述靶标包括基准层、棱镜层以及在所述基准层和所述棱镜层之间的中间层，所述基准层包括配置为将所述激光跟踪仪发出的激光束或散射光束反射至所述激光跟踪仪的角锥棱镜，所述中间层包括设置于所述角锥棱镜的光轴的通孔，所述位置传感单元设置于所述基准层并配置为接收经过所述通孔的激光束以获得传感信息，所述跟踪控制单元配置为控制所述靶标的姿态以使所述靶标对准所述激光跟踪仪。

3、在这种情况下，能够基于激光束的至少一部分是否通过通孔以判定激光跟踪仪是否对准辅助测量装置，同时，至少一部分的激光束经过通孔后，能够在位置传感单元形成光斑，进而能够基于光斑的位置计算出靶标的调整方式，进而能够控制靶标的姿态，以使靶标对准激光跟踪仪或对准激光束，相对于没有设置跟踪控制单元的辅助测量装置，由于受到靶标中的反射镜的结构限制，当激光束与反射镜的入射平面大于45度，则会导致反射镜无法发射激光束，进而无法实现主动测量和跟踪，而设置跟踪控制单元，能够通过旋转靶标的方式弥补回射器的结构限制，扩大辅助测量装置的可接收的激光束的角度范围。

4、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，包括重力对齐单元和将所述辅助测量装置设置于所述目标的固定底座，所述重力对齐单元设置于所述固定底座并配置为测量所述固定底座相对于水平面的倾斜角度。在这种情况下，能够将激光束在激光跟踪仪设备坐标系中的方向向量和激光束在靶标坐标系中的方向向量相关联。

5、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，包括处理单元，所述处理单元与所述位置传感单元和所述跟踪控制单元通信连接，所述处理单元配置为接收所述传感信息并计算所述靶标的姿态调整方式并利用所述跟踪控制单元控制所述靶标的姿态。在这种情况下，处理单元能够接收传感信息并计算靶标的姿态调整方式并利用跟踪控制单元控制靶标的姿态。

6、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，所述跟踪控制单元包括控制所述靶标沿第一方向旋转的第一旋转机构和控制所述靶标沿第二方向旋转的第二旋转机构，所述第一旋转机构包括第一旋转轴、与所述第一旋转轴相匹配的第一轴承、与所述第一旋转轴联动的支撑臂、驱动所述第一旋转轴旋转的第一驱动电机和控制所述第一驱动电机的第一驱动卡，所述第二旋转机构设置于所述支撑臂，所述第二旋转机构包括第二旋转轴、与所述第二旋转轴相匹配的第二轴承、驱动所述第二旋转轴旋转的第二驱动电机和控制所述第二驱动电机的第二驱动卡，所述靶标设置于所述第二旋转轴并与所述第二旋转轴联动，所述第一旋转轴的轴线与所述第二旋转轴的轴线垂直且相交。在这种情况下，能够利用第一驱动电机驱动第一旋转轴旋转，进而能够带动支撑臂绕第一旋转轴旋转，进而能够利用支撑臂带动靶标绕第一旋转轴旋转，同时能够利用第二轴承将第二旋转轴设置于支撑臂，进而能够令支撑臂带动第二旋转轴和设置于第二旋转轴的靶标绕第一旋转轴旋转，通过第二驱动电机驱动第二旋转轴旋转，进而带动靶标绕第二旋转轴旋转，从而能够第二旋转轴带动靶标沿第二方向旋转。

7、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，包括第一角度测量单元和第二角度测量单元，所述第一角度测量单元包括设置于所述第一旋转轴的第一光栅盘和基于所述第一光栅盘获得所述靶标沿所述第一方向旋转的旋转角度的第一读数头，所述第二角度测量单元包括设置于所述第二旋转轴的第二光栅盘和基于所述第二光栅盘获得所述靶标沿所述第二方向旋转的旋转角度的第二读数头。在这种情况下，能够获得靶标沿第一方向旋转的旋转角度和沿第二方向旋转的旋转角度，进而能够基于靶标沿第一方向旋转的旋转角度和沿第二方向旋转的旋转角度计算激光束在靶标坐标系中的方向向量。

8、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，所述重力对齐单元包括第一倾角仪和第二倾角仪，所述第一倾角仪的敏感轴与所述第二倾角仪的敏感轴垂直。在这种情况下，由于重力对齐单元的敏感轴与的跟踪控制单元的旋转轴相匹配，能够简化靶标坐标系和目标坐标系的变换公式，提高计算速度，并提高测量的精度。同时，能够令第一倾角仪测量的靶标倾斜角度作为固定底座(目标)的俯仰角，并且令第二倾角仪测量的靶标倾斜角度作为固定底座(目标)的横滚角。

9、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，包括互相正交地安装的两个陀螺仪，所述两个陀螺仪分别测量所述第一倾角仪的敏感轴所在的方向的角速度和所述第二倾角仪的敏感轴所在的方向的角速度。在这种情况下，由于陀螺仪在短时间内的具有较高的测角精度，适合测量运动下的角速度，通过kalman等滤波算法融合重力对齐单元测量的数据和陀螺仪测量数据，能够互补重力对齐单元测量的数据和陀螺仪测量数据，进而能够提升靶标倾斜角度的动态测量精度。

10、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，所述角锥棱镜具有切口，所述通孔位于所述角锥棱镜的顶点，所述角锥棱镜的顶点位于所述第一旋转轴的轴线和所述第二旋转轴的轴线的交点。在这种情况下，能够简化运算，提高计算速度，提高计算的准确性。

11、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，令形成切口的切面为切口平面，令激光束入射至所述角锥棱镜的平面为入射平面，所述切口平面平行于所述入射平面，所述切口平面平行于所述位置传感单元的感光面。在这种情况下，由于感光面与靶标坐标系的两个轴垂直，能够便捷地利用位置传感单元获取的光斑的位置表示靶标的姿态，进而能够简化运算。

12、另外，在本公开的所涉及的辅助测量装置中，可选地，所述中间层设置有小孔板，所述通孔设置于所述小孔板，所述通孔的大小小于激光束的截面。在这种情况下，能够使激光束的至少一部分通过通孔，并令激光束的至少一部分在通孔后到达基准层形成光斑。

13、根据本公开，提供一种能够实现反向跟踪，从而扩大可接收的角度的辅助测量装置。