激光跟踪仪在工装检测中的应用

　　激光跟踪仪是一种高精度的坐标测量系统,它结合激光干涉仪和先进的伺服控制技术来测量目标和跟踪仪的相对位置。它的模型包括一个红色氦氖激光束、激光束被靶球一个反射镜反射,激光跟踪仪通过测量两个角度—仰角(EL)和方位角(AZ)和一个半径距离来决定反射镜的坐标。角EL和AZ用安装在激光跟踪仪仰角轴和方位角轴上的编码器测量,半径用一个叫做干涉计的装置测量。干涉计根据光的波长测量半径大小。它可以用来辅助制造和测量工装夹具,检定大型组装件和零件,标定机器人(动作),测量机床以及坐标测量机的误差分布。其他应用还包括:测量结构尺寸和零件加载后的变形,零件的找准,扫描大型零件表面。

　　激光跟踪仪配备了干涉测距系统和绝对测距。它的绝对测距系统是基于拍频响应技术,绝对测距系统完全整合在激光头中。绝对测距系统可以不必要把靶球在不断光的情况下从一个已知距离处移到被测目标处,这使得测量以往激光干涉仪很难测量到的位置变得轻而易举。(例如,可以轻易地使激光穿过一段管子而测量管子的另一端的目标。)绝对测距系统和激光干涉测距系统共同工作,并不需要单独激活,当激光干涉仪断光的时候,跟踪仪可以通过绝对测距系统来得到当前距离。有了这种方法就可以直接用手把靶球放到光路上去接光进行测量。

　　激光跟踪仪主要由激光头、靶球、控制盒、双绞以太网线、测量头/控制盒电缆、环境传感器(温度和压力)、跟踪仪软件等组成。激光头包括一个单频激光干涉仪,安装在一个可以绕双轴运动的机构内。这样就能控制激光跟随靶球在回转角和俯仰角方向上运动,运动机构与一个基座相连,基座可以固定在三角架或放置在一个平面上。激光系统采用的是Ⅱ类氦氖激光,对眼睛是安全的。激光头上部表面有两个指示灯,上面的绿灯指示跟踪仪的预热状态,当激光发生系统充分预热后这个灯会自动亮起。下面的红灯指示激光发生系统正在工作。

　　激光跟踪仪在我公司的一个典型应用是用于焊接车间工装夹具的装调。转向架焊装是整个客车制造中最重要的环节之一,焊装质量的优劣不但关乎后续装配能否正常进行,对客车来说更有可能影响到整个车辆的正常运行和安全性。而焊装质量又直接取决于焊装夹具的定位精度。在过去,客车生产线上工装夹具的最初安装定位,一般是先制造一部样品件,样品件精度通过固定式三坐标测量机来保证,然后将样品件放置在工位上,调整夹头位置使各个工作面和工装的定位面贴合好,实际上这个样品件起到了测量中传递样板的作用。通过样品件调节好各个夹头位置后,再用关节臂这类精度级别相对较低的现场测量设备进行复测检验。因为上述原因,焊装夹具的定位精度实质上极大地依赖于样品件的精度,虽然经过固定式三坐标测量机检测合格,但是在装运到现场以及后续装调过程中由于温度变化、外力作用等因素发生变形都是不可预测的,这部分误差将直接变成焊装夹具的定位误差。