激光追踪测量系统机械结构动力学建模方法

李长亮， 陈洪芳， 孙若水

(北京工业大学 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124)

随着现代工业技术的发展，大型工件检测、计算机辅助设计(CAD)对比测量、机器人校准等领域对测量的精度、范围和实时性等方面都提出了更高的要求，激光精密跟踪测量技术发挥着越来越重要的作用[1-3]。激光追踪测量系统具有高精度、高效率、无接触动态测量等优点，被广泛应用于现代工业机床的在线校准、精密机构的装配和工业产品的合格性检测等方面。国外对激光追踪测量技术的研究较为成熟，美国的Chesapeake公司研制了CMS-1000型六站距离交会激光跟踪测量系统，测量精度达到了7～70 μm[4]。2005年德国国家计量研究院和英国国家物理实验室联合研发了一台高精度的激光追踪仪,此后，德国Etalon公司推出了Laser Tracer-NG激光追踪仪,Laser Tracer-NG追踪半径在0.2～15 m范围内，追踪速度可达600 mm/s，测距分辨力为0.001 μm[1]。国内常放等[5]提出了一种基于WinCE的目标跟踪控制系统，利用GPS模块获取目标方位，实现了跟踪功能。2016年董登峰等[6]研究了激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统并给出了总体设计方案，将角度测量精度提高到1.5″，可实现的最远跟踪距离不小于41.7 m。2017年张东坡等[7]设计了基于视觉伺服的目标跟踪控制系统，实现对特定颜色目标的实时跟踪控制，粗跟踪精度可达38×10-6rad[8]。目前，我国高端测量的精密仪器研发基础仍然十分薄弱，激光追踪测量技术发展迟缓，国内科研和商用的激光追踪设备还主要依赖进口，特别是高精度、高检测速度、高经济性的追踪仪已经成为制约我国一系列重大装备研制的瓶颈问题[9-12]。……