当前课程知识点：光电仪器设计 > 第7章 光电仪器新进展 > 7.5 激光跟踪仪原理 > 7.5 激光跟踪仪原理
大家好
从这节课开始给大家介绍激光跟踪仪
激光跟踪仪是以激光为测距手段
并配以反射靶标的仪器
它同时配有绕两个轴旋转的测角机构
形成一个完整的球坐标测量系统
可以用它来测量静止目标
跟踪和测量移动目标或者它们的组合
激光跟踪仪的坐标测量
是基于极坐标系统
测量的量包括原点O
到被测目标P的距离L
极轴OP在xy平面上的投影
与x轴的夹角α
以及OP与z轴的夹角β
其中这个α角称之为方位角
β角称之为高度角
根据这三个参数
可以计算得到P点在空间的x y z坐标
这就是激光跟踪仪坐标测量的原理
跟踪仪测量的角度值由
安装在跟踪头上的两个编码器给出
距离值由跟踪头中的激光干涉仪给出
下面我们来对照系统图
介绍一下激光跟踪仪的工作原理
从双频激光头发出的光束
依次经过偏振分光棱镜
分光镜 跟踪镜 到达测量靶球之后返回
经分光镜BS的其中一束
入射到位置敏感探测器PSD上
用于监测测量靶球空间位置的变化
根据PSD输出信号
来反馈控制跟踪镜的旋转
保证光束能够实时跟踪测量靶球
在跟踪的同时
也实时记录跟踪光束的高度角和方位角
经分光镜BS的另外一束光
由探测器所接收
根据它所接收到的干涉信号的相位变化
可以测量激光跟踪仪原点
到靶球的距离变化
根据测量的距离和记录的这两个角度
就能够得到靶球的空间三维坐标
在激光跟踪仪中
主要包括四个功能模块
第一个是距离测量模块
一般采用
激光干涉仪测量靶镜的移动距离
但由于激光干涉仪非模糊距离的问题
在靶镜移动过程当中
光束是不能被遮挡的
否则需要重新从原点开始移动
为了解决这个问题
现在的激光跟踪仪在测距模块当中
加入了高精度的相位测距仪
实现了绝对距离测量和断光续接的问题
第二个模块是角度测量
一般通过安装
高精度的角度编码器来实现
第三个是跟踪模块
通过PSD探测回光位置
来反馈控制转镜进行跟踪
第四个是电路和软件
通过这个模块
读出距离的变化量
和两个编码器的输出脉冲量
实现和计算机之间的数据交换
从而来实时显示运动目标的三维位置
激光跟踪仪是高精度的坐标测量设备
主要的优点有两个方面
一个是可以实现全自动的跟踪
不需要人员来进行人工瞄准
第二是测量速度可以达到kHz以上
适用于动态目标的检测
下面再简单介绍一下激光跟踪仪的应用
包括重型机械制造行业的
大尺寸部件的检测和逆向工程
包括三维管片和模具的测量系统
包括在线检测车身
测量汽车外形 汽车工装检测等等
还包括飞机部件的定位和安装
飞机外形尺寸的检测
零部件的检测
飞机的维修等等
激光跟踪仪还可以用于轮船外形的检测
重要部件的安装位置检测等等
因此大家可以看到
激光跟踪仪的用途是非常广泛的
下面对这一小节的内容做简单的总结
这节课的内容相对比较简单
希望大家掌握
激光跟踪仪坐标的测量原理
了解激光跟踪仪的结构
跟踪原理 测距方法 测角方法
为了使大家对激光跟踪仪有更好的了解
我们对Leica
产品线营销总监进行了访谈
请他介绍了激光跟踪仪的发展和应用
也请工程师
演示了激光跟踪仪的相关功能
访谈和演示的视频
也会随这节课的内容共同上线
请大家关注
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
