Лазерный трекер

Материал из Machinepedia
Перейти к: навигация, поиск
Лазерный трекер

Лазерный трекер (to track (англ.) — следить) — измерительный прибор, в основе которого лежит принцип слежения за отражателем с помощью луча лазера.

Описание

При попадании испускаемого прибором лазерного луча в центр уголкового отражателя, он возвращается через объектив прибора в приемный датчик дальномера. Пространственные координаты отражателя можно определять в статическом и динамическом режимах. Вычисление координат производится с учётом двух углов и расстояния.

В качестве дальномера может использоваться интерферометр (IFM) или абсолютный дальномер (ADM). Различаются они в том, что ADM ведет измерения абсолютных расстояний, а IFM относительно некоторого базового значения.

Дополнительно лазерный трекер можно оборудовать электронным щупом и видеокамерой.

Как работают лазерные трекеры

Принцип работы лазерного трекера прост для понимания: он измеряет два угла и расстояние. Трекер посылает лазерный луч к световозвращающему отражателю, который приводится в соприкосновение с интересующим нас объектом. Луч, отраженный от цели, возвращается по тому же пути и принимается трекером в той самой точке, откуда он был испущен. Возвращающие отражатели отличаются, но наиболее популярен ретрорефлектор, вмонтированный в сферу. Часть отраженного рефлектором света поступает в измеритель расстояний, который вычисляет расстояние от трекера до рефлектора. Измеритель расстояний может быть двух типов, интерферометр или измеритель абсолютных расстояний (absolute distance meter, ADM). Лазерный трекер содержит два угловых энкодера. Эти устройства измеряют угловую ориентацию двух механических осей трекера: оси азимута и оси высоты. Углов, полученных от энкодеров, и расстояния от измерителя расстояний достаточно для точного определения положения центра ретрорефлектора. Поскольку центр ретрорефлектора находится всегда на фиксированном расстоянии от измеряемой поверхности, координаты измеряемых точек или поверхностей легко вычисляются. Измерение расстояний, важная функция лазерного трекера, может быть либо инкрементным, либо абсолютным. Инкрементное измерение расстояний осуществляется с помощью интерферометра и стабилизированного по частоте гелий-неонного лазера. Свет лазера разделяется на два луча. Один направляется прямо в интерферометр. Другой испускается трекером, отражается от ретрорефлектора и на обратном пути поступает в интерферометр. Внутри интерферометра два луча интерферируют, следствием чего является циклическое изменение амплитуды электромагнитной волны всякий раз, когда ретрорефлектор приближается или удаляется от трекера на расстояние, равное четверти длины волны (~0.0158 микрон). Электронная схема подсчитывает количество циклических изменений (известное как «счет полос») для вычисления пройденного светом расстояния. В типичной ситуации оператор помещает ретрорефлектор в исходную позицию на корпусе трекера и приводит показания интерферометра к известному расстоянию начальной позиции. По мере того, как оператор перемещает ретрорефлектор в необходимое положение, лазерный луч следует за ним, оставаясь привязанным к центру ретрорефлектора. Этот метод работает прекрасно до тех пор, пока лазерный луч от трекера до ретрорефлектора не встречает препятствия на своем пути. Но если луч обрывается, то показания счетчика теряют связь с положением ретрорефлектора и расстояние до него неизвестно. Когда это случается, трекер выдает сигнал об ошибке. Оператор должен затем возвратить ретрорефлектор в опорную точку, такую как исходная позиция на корпусе трекера.

Абсолютное измерение расстояний

Возможность измерения абсолютных расстояний существовала довольно давно. Однако в течение последних десяти лет ADM-системы были радикальным образом улучшены, и ныне их точностные характеристики сравнимы с теми, которые обеспечивают интерферометры. Преимущество метода измерения абсолютных расстояний в том, что он позволяет просто направить луч на цель и «выстрелить». Система ADM измеряет расстояние до цели автоматически, даже если луч перед этим был разорван. В трекере с ADM инфракрасный свет от полупроводникового лазера отражается от рефлектора и принимается обратно трекером, где он преобразовывается в электрический сигнал. Электронная схема анализирует сигнал для определения его времени в пути, умножает полученное значение на скорость света в воздухе и получает расстояние от трекера до ретрорефлектора. Абсолютное измерение расстояний впервые появилось в трекерах в середине 90-х. В это время системы ADM измеряли слишком медленно для того, чтобы обеспечивать сканирование поверхностей. Из-за этого все ранние трекеры содержали либо один интерферометр, либо интерферометр и измеритель абсолютных расстояний. Сегодня некоторые измерители абсолютных расстояний обладают достаточной быстротой, чтобы обеспечить высокоскоростное сканирование с пренебрежимой потерей точности. Поэтому некоторые современные трекеры содержат только ADM и не используют интерферометр при измерениях. Другая функция трекера - управление испускаемым лучом. Один тип трекеров испускает луч напрямую из своей вращающейся конструкции. Другой тип отражает лазерный луч от вращающегося зеркала. В любом случае трекер направляет луч в нужном направлении посредством поворота механических осей. Во многих приложениях трекер удерживает луч в центре быстро передвигающегося ретрорефлектора. Он выполняет это, направляя часть отраженного рефлектором луча в детектор позиции. Если луч лазера попадает не в центр рефлектора, то отраженный луч тоже не попадает в центр детектора позиции, и формируется сигнал ошибки. Этот сигнал контролирует вращение механических осей для удержания луча лазера в центре ретрорефлектора.

Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Присоединиться сейчас к бесплатной торговой площадке №1 для промышленников в России machinebook
Навигация
Навигация
Рекламодателям
Инструменты
Яндекс.Метрика