摘要：本文簡要介紹了美國API公司激光跟蹤的原理、組成和主要特點，推薦了激光跟蹤儀的應用領域，介紹激光跟蹤儀在機床校準領域的應用。
關鍵詞:激光跟蹤儀 機床誤差校準
1．激光跟蹤儀原理和組成
激光跟蹤儀是建立在激光技術和自動控制技術基礎上的一種新型空間坐標測量系統，它的基本原理是：跟蹤頭發出的激光對目標反射器進行跟蹤，通過儀器的雙軸測角系統及激光干涉測距系統（或紅外絕對測距）確定目標反射器在球坐標系中的空間坐標，通過儀器自身的校準參數和氣象傳感器對系統內部的系統誤差和大氣環境誤差進行補償，從而得到更精確的空間坐標。
激光跟蹤儀的硬件包括：(1)角度測量部件；(2)距離測量部件；(3)跟蹤控制部件；(4)系統控制器部件；(5)支撐部件。為了提高激光跟蹤儀的測量效率和自動化程度，激光跟蹤儀還備有一些專用附件，如利用數字式溫度傳感器和氣壓傳感器對氣象參數進行測定和修正，利用遙控器在鏡站對測站進行操作和控制。
激光跟蹤儀的軟件是測量系統的重要組成部分，軟件主要包括：（1）儀器控制與坐標測量軟件；（2）系統校準軟件；（3）分析與計算軟件等。激光跟蹤儀的測量方式包括靜態點測量、動態目標跟蹤測量、對目標連續采樣、格網采樣和表面測量等。激光跟蹤儀的測量結果可以用坐標方式或圖形方式顯示。
1．API激光跟蹤儀的特點
API公司是激光跟蹤儀的原創發明者，近年來公司不斷創新，將激光跟蹤測量技術推到了一個全新的高度。傳統的激光跟蹤測量在汽車行業遇到的最大挑戰是光線遮擋問題，經過API公司的不懈努力，目前已經有兩套行之有效的解決方案，一是絕對測距技術(Absolute Distance Meter，ADM)，二是智能測頭技術(IntelliProbe)。
API的絕對測距(ADM)技術允許跟蹤過程中斷光，將靶球放回到目標位置，再將跟蹤頭指向靶球即可恢復跟蹤和測量。該技術基于紅外光脈沖反射拍頻計數進行絕對測距，在10m內精度高達0.02mm。
API激光跟蹤儀的特點如下：
1. 激光發生器直接安裝在旋轉軸上
2. 實現最短光路
3. 儀器體積最小化，高便攜性
4. 熱對稱，高穩定性
5. 測量范圍最大化
API還發明了獨特的6D測量靶標，這是一種主動式靶標，靶標內的反射器用于測量空間坐標，靶標中集成了光學系統、光電位移探測裝置、伺服控制機構和光電編碼盤等硬件，系統軟件根據各傳感器的輸出量和6D數學模型計算出靶標的空間姿態，從而實現對被測對象的6D測量。
API激光跟蹤儀最突出的特點是緊湊和靈巧，這一特點來源于超卓的智能軸系設計技術，該設計將干涉儀(IFM)、絕對距離儀(Turbo ADM)和數字處理系統等重要的測量部件都集成在中心軸上，使出射的激光不需要經過反射鏡或者柔性光纖，不僅使儀器小巧緊湊，而且消除了溫度變形和漂移等重要的誤差源。
1．激光跟蹤儀的應用領域
API高品質激光跟蹤儀自從進入中國市場以來，得到了越來越多的中國用戶的喜愛，目前在中國激光跟蹤儀市場中占有最大份額，API激光跟蹤儀在以下工業制造領域得到了廣泛應用。
（1）航空工業：飛機型架的定位安裝，飛機外形尺寸檢測，大型零部件檢測，飛機維修等；
（2）航天工業：飛行器外形檢測，重要部件安裝位置檢測，導軌檢測等；
（3）汽車工業：汽車生產線檢測，白車身檢測，汽車工裝卡具的檢測與調整，逆向工程等（下文將對汽車工業應用作詳細介紹）；
（4）造船工業：船舶外形尺寸檢測，重要部件安裝位置檢測，逆向工程等；
（5）科學研究領域：高能粒子加速器的定期檢測與調整，重要核心部件的安裝、調整與檢測等；
（6）電子工業：雷達表面形狀的檢測，雷達安裝位置檢測等；
（7）重型機械行業：重要大型部件的尺寸檢測，逆向工程應用等。
2．#p#分頁標題#e#激光跟蹤儀機床“機床整體不規則誤差映射”技術
API激光跟蹤儀緊湊靈巧的特點和高品質性能，在機床校準領域也得到了很好的應用。API公司參與的一項新“機床整體不規則誤差映射”新技術的開發與研究。該技術是給予機床及類似的動力結構的誤差測量、建模和補償的技術，其中采用了API先進的激光跟蹤儀或干涉儀為測量儀器，對機床的誤差進行采樣測量。
4.1機床的誤差
Cnc數控機床的幾何誤差綜合起來有２１項，其中每軸有６項誤差（定位誤差，兩方向直線度誤差，俯仰角，偏擺角和滾動角）。３軸一共１８項再加上３軸的垂直度誤差，總計２１項。
4.2機床整體不規則誤差映射
具體的測量和計算方法如下:
l 在機床整個工作空間內，隨機測量個個點位和矢量。
l 不限制３軸到６軸或者加轉臺的誤差映射。
l 不限制設配，可以是機床，三坐標或者機器人。。。。。。
l 可通過球桿儀測試，切削測試，激光對角線測試校驗精度
應用實例：
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