[发明专利]一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统

说明书

本发明公开了一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统，该系统能够克服传统的商业激光跟踪系统因采用平面镜作为仪器内部反射装置的结构而导致测量精度低的问题，本发明为一种固定且不参与轴系运动的标准球作为仪器内部的反射装置；其包括垂直轴系、水平轴系、两轴系电机、激光头、标准球以及微调装置。相对于传统的激光跟踪测量系统所采用的平面反射镜，本发明提供的标准球能够有效地消除两回转轴系跳动误差对测量精度的影响，减小了系统的随机误差为测量结果引入的不确定性。本发明同时降低了对轴系精度的要求，在同等加工条件和加工成本下，测量精度优于传统的激光跟踪测量设备。

技术领域

本发明涉及一种激光测量领域，特别涉及一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统。

背景技术

激光跟踪仪是工业测量领域中一种高精度的大尺寸测量仪器。具有测量空间大、测量效率高、测量精度高、操作简单等特点，类似于便携式三坐标测量机，并广泛应用于船舶制造、汽车制造、飞行器制造等领域。激光跟踪测量系统主要由能够实现自动跟踪的二维回转机构和干涉测长系统组成。传统的商业激光跟踪仪利用平面镜作为仪器内部的反射装置，难以避免由两轴电机回转时的振动和游动所引入的测量误差。这些误差是无法补偿的，从而降低了激光跟踪仪的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的商业激光跟踪系统因采用平面镜作为仪器内部反射装置的结构而导致测量精度低的问题，提供了一种固定且不参与轴系运动的标准球作为仪器内部的反射装置。一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统包括垂直轴系、水平轴系、两轴系电机、激光头、标准球以及微调装置。

该系统主要划分为上述几个部分，各部分的连接关系如下：

垂直轴系主要由支撑板18、垂直轴19、转台3、托板4构成。支撑板18通过四个周向螺栓固定在垂直轴19的端面上。阶梯状的垂直轴19通过二十四个螺栓固定在转台3的内圈端面上。转台3的外圈通过二十四个螺栓固定在托板4上。托板4则由四个螺栓固定在底板1上。垂直轴系回转时能够带动支撑板18上的水平轴系和激光头部分绕垂直方向进行回转运动。

水平轴系主要由水平轴电机支架5、谐波减速器7、左侧激光头支撑板6、激光头连接板11、右侧激光头支撑板14、短轴13、轴承座15构成。水平轴电机支架5与轴承座15的底座分别通过四个和两个螺栓固定在支撑板18上。谐波减速器7的凸缘通过六个螺栓固定在水平轴电机支架5上，同时使用四个螺栓将左侧激光头支撑板6固定在谐波减速器7的回转端，而左侧激光头支撑板6的另一端则由两个螺栓固定在激光头连接板11上。激光头连接板11的右端通过两个螺栓与右侧激光头支撑板14固定，同时使用四个螺栓将短轴13与右侧激光头支撑板14连接，并将短轴13插入轴承座15中的精密轴承内。

水平轴电机8直接通过四个螺栓与水平轴电机支架5连接，为水平轴系直接提供运动和扭矩。垂直轴电机20通过四个螺栓与垂直轴电机支架21直接连接，而垂直轴电机支架21下端是四个腰型孔，通过四个螺栓固定在底板1上。垂直轴电机支架21的另一端通过六个螺栓固定有一个谐波减速器7。谐波减速器7的回转端通过四个螺栓连接了一个短轴13，该短轴13安装有一个小同步带轮22。该小同步带轮22通过同步齿形带23将运动和扭矩传递到大同步带轮25，从而带动垂直轴19的回转。

激光头9主要由一套激光干涉系统构成，其内容属于另一专利，这里不予进行赘述。

标准球12是一个球度误差小于50nm的标准球，其目的用于反射激光束。要求标准球表面镀有高反射率膜，即反射率大于95％。