现场大尺寸测量的技术变革 - 文章

现场大尺寸测量的技术变革

作者：瑞士徕卡测量系统股份有限公司

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自从1991年瑞士徕卡测量系统股份有限公司（简称徕卡测量系统）发明并制造出第一台激光跟踪仪以来，激光跟踪测量技术在航空航天、汽车制造等行业得到了广泛的应用。通过每秒几千点的采点速率，跟踪仪对内部安装有棱镜反射镜的跟踪球进行精确的实时跟踪。跟踪球移动时，跟踪仪会自动跟踪反射镜的球心位置。把跟踪球放在被测位置上，记录下测量值，这样就记录下了该点的三维坐标。激光跟踪仪是基于空间极坐标测量原理，给定点的坐标由跟踪头输出的两个角度，即水平角H和垂直角V，以及反射镜到跟踪头的距离S计算出来的。

激光跟踪测量技术和数字照相测量技术的完美结合，能够实时获得任何目标的六维空间轨迹，从而得到探测点的精确坐标

激光跟踪仪典型的应用是在大型工装的组装和检测领域。在某些行业，如飞机制造业，激光跟踪仪已经成为标准的检测和生产辅助设备，是不可或缺的质量控制手段。但是，在某些复杂工装和部件的检测中，如在汽车制造业，采用跟踪球测量的局限性就体现出来了。即使是采用某些装置，如隐藏点测量杆等，也很难满足测量的需要。正是基于这种需求，徕卡测量系统开创了全新的驻机定位技术，并基于此技术开发出系列超轻型手持式测量产品——“T系列产品”，现在已拥有用于触发测量的T-Probe和用于激光扫描的T-Scan两款产品。

应用基于激光跟踪仪的驻机定位技术，让传统的激光跟踪仪成为了现场使用的大型三坐标测量机和扫描仪。“T系列产品”须与跟踪仪一起使用，并且要在一般跟踪仪的基础上增加用于测量目标姿态的高精度数字照相机（T-CAM）。T-CAM集中体现了徕卡测量系统在光机技术上的传统优势。比如，在尺寸不变的情况下，T-CAM具有500mm的变焦能力，并且能始终将视场大小固定并聚焦在“T产品”上，即使是长距离测量，精度也不会有所损失。与T-CAM相匹配，在T-Probe和T-Scan的表面上不仅有一个用于接收激光束的棱镜反射镜，还均布了一个发光二极管（LED）的点阵。激光跟踪仪通过棱镜反射镜跟踪它们的空间位置，T-CAM通过100Hz的跟踪速率跟踪LED点阵，实时测量它们的姿态——绕x、y、z三轴旋转的参数（i， j， k），这样就可以获得T-Probe或T-Scan的六维参数，从而精确地得到探测点的坐标值。激光跟踪测量技术和数字照相测量技术的完美结合，使得高速坐标位置跟踪和高速空间姿态跟踪结合在一起，完成了跟踪测量技术的一次创新。

T-Probe被称为“Walk Around CMM”，是世界上最轻的三坐标测量机。T-Probe采用碳纤维材料制成，连同电池和探针等所有附件在内，重量仅有670g。不过，T-Probe却具有很大的测量范围，最大可达30m 。在8.5m的范围内，空间测量误差不超过60mm。

T-Probe采用目前通用的雷尼绍探针，用户可以根据自己的测量需要随意组合探针和加长杆。如果需要，可以加长到200～300mm甚至更长。T-Probe拥有的很多智能化功能大大方便了用户，比如：探针的自动识别功能，使得经过校准过的探针组合可以在测量过程中随意更换而不再需要重新校准。不管是多么复杂的部件还是工装，使用T-Probe都可以轻松完成测量，而且激光跟踪仪不需要转站。

T-Scan被称为“Walk Around Scanner”，是一个超轻型的非接触式手持激光扫描仪。T-Scan具有每秒采集7000点数据的采集能力，这意味着，在短短几分钟内就可以精确采集数百万个点的坐标数据，而且在整个量程范围内（30m），空间测量误差不超过50mm。T-Scan拥有一些专有的技术，例如，扫描仪可以根据被扫描表面的亮度自行调节激光束的密度，以保证足够的反射光，使得精度保持一致。T-Scan可以用于自由曲面的精确测量，可以实时给出测量结果，也可以快速采集数据，是模具制造和逆向工程等方面应用的有力工具。

“正是通过对先进理念的创新，让徕卡测量系统成为了工业测量应用领域的先驱。这些技术与应用有望成为若干行业中的最佳解决方案。基于最新的驻机定位技术开发的超轻型手持式T-Probe和T-Scan，让航空、汽车和其他工业的客户改进了产品质量、减少了生产损耗、降低了制造成本，并最大程度地减少了停工时间。”Frost & Sullivan的行业经理Sath Rao高度评价了这一革命性的测量技术。

“系统的精度与坐标测量机（CMM）相同，优于便携式关节臂测量机（Arm），而且没有各种CMM通常具有的测量范围限制和对环境的苛刻要求，让我们的用户能够显著提高生产率和灵活性。” 徕卡工业测量部总裁Walter Mittelholzer对自己的产品充满信心。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/21/2005)


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