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激光跟踪仪主动对准式复合传感高精度姿态测量
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作者 程智 董登峰 +5 位作者 李洋 邱启帆 王建国 霍汉林 黄云鹏 周维虎 《光学精密工程》 北大核心 2025年第7期1007-1018,共12页
为满足大型高端装备制造质量检测与装配过程的控制需求,设计了面向激光跟踪仪的主动对准式姿态测量靶标,建立了姿态测量数学模型以及相应的模型参数标定与非线性误差校正方法。首先,介绍了主动对准式姿态测量靶标的结构组成、工作原理... 为满足大型高端装备制造质量检测与装配过程的控制需求,设计了面向激光跟踪仪的主动对准式姿态测量靶标,建立了姿态测量数学模型以及相应的模型参数标定与非线性误差校正方法。首先,介绍了主动对准式姿态测量靶标的结构组成、工作原理、坐标系定义以及测量数据获取和预处理方法,然后基于光束矢量约束和重力矢量约束条件,分别建立了靶标姿态解算模型,并进一步采用神经网络算法对模型解算得到的姿态数据进行非线性误差校正,分析并提出了姿态求解过程涉及的模型参数矩阵标定方法和神经网络训练方法,最后应用主动靶标开展参数标定与姿态测量实验。实验结果表明:在15 m范围内,主动对准式姿态测量靶标与Leica T-MAC传感器的姿态测量均方根偏差为0.030°,可满足工业大尺寸姿态参数精密测量的应用需求。 展开更多
关键词 姿态测量 激光跟踪 参数融合 主动对准 惯性传感
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基于球心拟合的激光跟踪仪隐藏点高精度测量方法与精度分析 被引量:1
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作者 丁克良 张玺 +6 位作者 何振强 王铜 柯志勇 梁静 马娜 李波 李治多 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期121-129,共9页
针对粒子加速器在高辐射区域准直过程中隐藏点测量的难题,提出了一种晃动基准杆隐藏点测量方法。该方法通过手持隐藏点测量基准杆,绕过障碍物从多角度进行测量,进行三维球心拟合,得到三维坐标。针对传统球心拟合算法初值获取困难且需要... 针对粒子加速器在高辐射区域准直过程中隐藏点测量的难题,提出了一种晃动基准杆隐藏点测量方法。该方法通过手持隐藏点测量基准杆,绕过障碍物从多角度进行测量,进行三维球心拟合,得到三维坐标。针对传统球心拟合算法初值获取困难且需要多次迭代的问题,对Kasa圆拟合算法进行拓展,提出一种新的球拟合方法,该方法在保证精度的前提下,将计算时间减少到Gauss-Newton拟合法的18.85%,不仅无需初值,还具备计算速度快、成本低的优势,实现了隐藏点的快速测量。文中对隐藏点测量基准杆的设计进行了模拟分析,模拟实验表明,基准杆长度的改变对拟合结果影响极小,精度变化仅为0.42μm;在完整球面或半球覆盖的数据采集条件下,天顶角无论怎样改变拟合结果的均方根误差均在30μm以内,满足加速器准直精度要求。在粒子加速器中进行实测实验证明,拟合结果与SpatialAnalyzer(SA)软件处理结果精度相当,为加速器隐藏点测量提供了新的思路。 展开更多
关键词 激光跟踪 最小二乘 球拟合 基准杆 隐藏点测量
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激光跟踪仪主动对准靶标定位误差补偿方法研究
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作者 程智 邱启帆 +5 位作者 李洋 王国名 张佳 董登峰 周维虎 张滋黎 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期136-146,共11页
激光跟踪仪作为高精度大尺寸测量仪器,广泛应用于航空航天、轨道交通等精密制造领域。为克服传统固定式靶标光束接收范围较小导致的测量过程易中断、测量效率不高等问题,设计了一种具备主动对准功能的激光跟踪仪合作靶标,通过基于电流... 激光跟踪仪作为高精度大尺寸测量仪器,广泛应用于航空航天、轨道交通等精密制造领域。为克服传统固定式靶标光束接收范围较小导致的测量过程易中断、测量效率不高等问题,设计了一种具备主动对准功能的激光跟踪仪合作靶标,通过基于电流环、速度环和位置环的三闭环反馈控制模型和分段式PID控制算法,实现靶标对测量激光的快速主动对准。在此基础上,建立了包含主动对准靶标全部几何误差和运动参数的运动学误差模型,提出结合遗传算法和最小二乘法的模型参数辨识方法,基于辨识后的参数对靶标棱镜顶点的空间坐标位置进行补偿。实验结果表明,利用提出的分段式PID对准控制算法,主动对准靶标的最大对准角速率可达51.9(°)/s,动态对准偏差引入的光程变化不超过7.1×10^(-5)mm,可确保动态条件下测量结果与静态测量相一致。利用提出的靶标坐标几何误差补偿方法,靶标位移测量误差极值由补偿前的0.182 mm下降至0.034 mm,验证了该方法的有效性。文中提出的分段式PID对准控制与误差补偿方法显著提升了主动对准靶标的坐标测量精度,可满足工业机器人校准等典型激光跟踪测量应用领域的高精度自动化测量需求。 展开更多
关键词 激光跟踪 主动对准 几何误差补偿 精密测量 全局优化
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基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法 被引量:5
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作者 张相鹏 宋明山 +1 位作者 孙永杰 田文杰 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第10期124-129,共6页
几何误差测量是机床几何精度评定的关键一环。现有的几何误差测量方法在测量效率、测量空间上存在着不同程度的弊端。为此,提出一种基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法。首先,通过测量机床工作空间中不共面的4个位置的坐标,实现机床... 几何误差测量是机床几何精度评定的关键一环。现有的几何误差测量方法在测量效率、测量空间上存在着不同程度的弊端。为此,提出一种基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法。首先,通过测量机床工作空间中不共面的4个位置的坐标,实现机床坐标系和跟踪仪坐标系的对准;其次,通过测量机床直线轴行程内若干位置的坐标,求解出机床各直线轴的3项位置误差和各直线轴间的垂直度误差;再次,通过测量机床工作空间体对角线上若干点的位置坐标,实现机床空间误差的测量;最后,在一台卧式加工中心上和XM60多光束激光干涉仪进行了对比试验,结果表明两仪器测量得到的误差曲线具有较高的相似性。该方法为机床误差测量提供了新手段和新思路。 展开更多
关键词 单轴误差 空间误差 误差测量 激光跟踪
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激光跟踪仪多边测量的不确定度评定 被引量:20
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作者 任瑜 刘芳芳 +2 位作者 张丰 傅云霞 邾继贵 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2415-2422,共8页
激光跟踪仪多边测量是大型高端装备制造现场溯源的重要手段,正确评定其不确定度是确保制造过程量值统一、结果可靠的关键。本文提出了一种准确、快速的激光跟踪仪多边测量的不确定度评定方法。从仪器误差、环境干扰及靶球制造误差等方... 激光跟踪仪多边测量是大型高端装备制造现场溯源的重要手段,正确评定其不确定度是确保制造过程量值统一、结果可靠的关键。本文提出了一种准确、快速的激光跟踪仪多边测量的不确定度评定方法。从仪器误差、环境干扰及靶球制造误差等方面分析激光跟踪仪多边测量的不确定度来源。针对多边测量的输出量为多维向量的特点,重点研究基于多维不确定度传播律(GUM法)的不确定度合成方法,同步评定目标点坐标和跟踪仪站位的不确定度。最后,介绍了点到点长度的不确定度计算方法。实验表明:GUM法评定的不确定度结果与蒙特卡洛法(MCM法)的结果相比,坐标不确定度偏差小于0.000 2 mm,相关系数偏差小于0.01,满足数值容差,且GUM法用时仅为MCM法的0.08%;点到点长度测试的En值均小于1。因此,基于GUM法评定激光跟踪仪多边测量的不确定度具有可行性及高效性,且评定结果正确、可靠。 展开更多
关键词 激光跟踪 多边测量 测量不确定度 多维测量模型
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激光跟踪仪测量精度分析 被引量:30
6
作者 孙海丽 姚连璧 +1 位作者 周跃寅 孙盼盼 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2015年第1期177-181,共5页
以API公司的T3激光跟踪仪为例,进行简要的理论分析。通过校准前后对比实验、固定点重复测量、距离重复测量实验、激光跟踪仪和干涉仪对比实验、现场点位中误差测量实验及激光跟踪仪与常规测量对比实验,对激光跟踪仪的测量精度进行测量... 以API公司的T3激光跟踪仪为例,进行简要的理论分析。通过校准前后对比实验、固定点重复测量、距离重复测量实验、激光跟踪仪和干涉仪对比实验、现场点位中误差测量实验及激光跟踪仪与常规测量对比实验,对激光跟踪仪的测量精度进行测量和验证。激光跟踪仪在校准后,短距离测量时测距精度对空间点位精度起主导作用,测角精度比较稳定;随着距离的增大,测距、空间点位误差增大。较之常规测量,短距离测量具有很高的测量精度。 展开更多
关键词 激光跟踪 精度 点位中误差 重复测量 对比测量
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激光跟踪仪坐标测量精度的研究 被引量:37
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作者 欧阳健飞 刘万里 +1 位作者 闫勇刚 梁智勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期15-18,共4页
激光跟踪仪是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,其坐标测量精度的校准目前常用标准件进行评定,但标准件的加工制造困难且易变形。因此本文利用高精度三坐标测量机及标准球,在三坐标测量机上建立虚拟三维网格标准球板,并通过移... 激光跟踪仪是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,其坐标测量精度的校准目前常用标准件进行评定,但标准件的加工制造困难且易变形。因此本文利用高精度三坐标测量机及标准球,在三坐标测量机上建立虚拟三维网格标准球板,并通过移站对激光跟踪仪坐标测量精度进行实验研究。虚拟三维网格标准球板消除了由于标准件变形给坐标测量精度带来的影响,移站测量可以从不同的角度和位置全方位地测量工件各部位待测点的坐标,避免了外界环境的影响,也改善通视条件,实验结果证明该方法具有理论正确性和实际可行性。 展开更多
关键词 激光跟踪 虚拟三维网格 坐标测量精度 移站
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激光跟踪仪现场测量不确定度的评定 被引量:26
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作者 张春富 张军 +1 位作者 许文海 唐文彦 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期20-22,共3页
提出了一种评定激光跟踪仪现场测量不确定度的方法。通过移站测量来获得几个固定点的坐标位置,然后将测量结果进行处理,给出整个测量系统的测量不确定度。主要目的是为了将测量现场的环境、操作人员的技术水平以及仪器自身的性能等各方... 提出了一种评定激光跟踪仪现场测量不确定度的方法。通过移站测量来获得几个固定点的坐标位置,然后将测量结果进行处理,给出整个测量系统的测量不确定度。主要目的是为了将测量现场的环境、操作人员的技术水平以及仪器自身的性能等各方面影响都包含在测量不确定度内,从而为仪器精度的现场评估、不同仪器的现场测量比较以及环境变化对测量结果的影响分析等提供量化指标。 展开更多
关键词 计量学 激光跟踪 不确定度 现场测量
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激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用 被引量:42
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作者 张春富 张军 +1 位作者 唐文彦 卢红根 《工具技术》 北大核心 2002年第5期26-28,共3页
介绍了激光跟踪仪的工作原理 ,开发了用于航空航天制造业大尺寸工件装配测量的激光跟踪仪专用测量软件 ,提出了可取代机械工装的“电子工装”测量方法。
关键词 激光跟踪 大尺寸工件 几何参数测量 装配测量 电子工装
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激光跟踪仪现场测量精度检测 被引量:36
10
作者 甘霖 李晓星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期612-614,共3页
激光跟踪测量系统具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点,因此,对激光跟踪仪进行现场校准和精度检测是非常有必要的.为了验证LT300激光跟踪仪的测量精度是否满足实际测量要求,用该激光跟踪仪检测固定点的测量精度和标准... 激光跟踪测量系统具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点,因此,对激光跟踪仪进行现场校准和精度检测是非常有必要的.为了验证LT300激光跟踪仪的测量精度是否满足实际测量要求,用该激光跟踪仪检测固定点的测量精度和标准花岗岩三角尺的平面度.改变三角尺的测量距离和测量角度,得到测量精度与测量角度和测量距离的关系,从而得到在实际测量位置下的测量精度. 展开更多
关键词 激光跟踪 测量误差 测量精度 现场测量
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基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定 被引量:13
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作者 于连栋 程文涛 费业泰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1329-1332,共4页
给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对... 给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对关节式坐标测量机标定前后的测量精度进行了实验验证,实验结果证明高精度激光跟踪仪可实现对关节式坐标测量机的快速标定. 展开更多
关键词 关节式坐标测量 D-H方法 激光跟踪 标定
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基于激光跟踪仪的天基望远镜安装测量技术 被引量:6
12
作者 周维虎 崔惠绒 +2 位作者 丁金滨 吴世祥 邹晓坤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期250-252,共3页
根据天基硬X射线调制望远镜的总体设计要求,提出了望远镜测量坐标系与星敏感器坐标系一致性测量原理,在分析被测对象特点的基础上,设计了基于激光跟踪仪的测量方案,并设计了人造星源等辅助测量装置,分析了测量精度,给出了望远镜坐标系... 根据天基硬X射线调制望远镜的总体设计要求,提出了望远镜测量坐标系与星敏感器坐标系一致性测量原理,在分析被测对象特点的基础上,设计了基于激光跟踪仪的测量方案,并设计了人造星源等辅助测量装置,分析了测量精度,给出了望远镜坐标系和星敏感器坐标系的具体测量步骤,总结了测量方案的一系列特点,最后指出了下一步研究方向。 展开更多
关键词 X射线望远镜 激光跟踪 坐标系 星敏感器 安装测量
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基于长度标准装置提高激光跟踪仪测量精度的方法 被引量:10
13
作者 梁静 王铜 董岚 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2019年第3期325-330,共6页
为了提高激光跟踪仪的测量精度,针对激光跟踪仪测量重复性高的特点,提出基于长度标准装置对激光跟踪仪观测值进行标定的方法。通过建立激光跟踪仪和激光干涉仪标定观测的函数模型和随机模型,依据最小二乘原理得到标定点观测值的改正数... 为了提高激光跟踪仪的测量精度,针对激光跟踪仪测量重复性高的特点,提出基于长度标准装置对激光跟踪仪观测值进行标定的方法。通过建立激光跟踪仪和激光干涉仪标定观测的函数模型和随机模型,依据最小二乘原理得到标定点观测值的改正数和标定点观测值平差值的精度,进而对目标点的观测值进行插值改正,获得激光跟踪仪对目标点观测值的改正数,最终实现对激光跟踪仪的观测值进行误差补偿。采用长度标准装置对Leica AT401激光跟踪仪进行水平方向标定及标定后的精度测试,激光跟踪仪经过水平方向误差补偿后,将其测量点相互之间距离与激光干涉仪测量的距离进行对比,距离差值的RMS从19.5μm降低为10.2μm,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 激光跟踪 激光干涉 长度标准装置 测量标定 误差补偿
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基于激光跟踪仪的快速镜面准直与姿态测量方法 被引量:5
14
作者 杨振 沈越 +1 位作者 邓勇 李丛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期303-308,共6页
提出了一种利用激光跟踪仪进行镜面准直和姿态测量的方法,分析了测量精度。分别利用高精度电子经纬仪与激光跟踪仪对单个立方镜和双立方镜进行准直和姿态测量,计算固定立方镜相邻镜面夹角和双立方镜坐标系间的转换参数,对比新方法的测... 提出了一种利用激光跟踪仪进行镜面准直和姿态测量的方法,分析了测量精度。分别利用高精度电子经纬仪与激光跟踪仪对单个立方镜和双立方镜进行准直和姿态测量,计算固定立方镜相邻镜面夹角和双立方镜坐标系间的转换参数,对比新方法的测量精度。同时比较测量效率、测量环境要求。实验结果显示:比于传统镜面拟合法低于0.5′的准直测量精度,新方法精度达到10″量级,与主流的经纬仪方法相当;同时,新方法在测量效率上较经纬仪方法提高1倍以上,对测量环境的要求也较为宽松,在实际生产中可以代替经纬仪进行准直与姿态测量工作。 展开更多
关键词 准直 激光跟踪 姿态测量 立方镜
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四象限传感器用于激光跟踪仪光斑偏移量测量 被引量:7
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作者 陈洪芳 谭志 +1 位作者 石照耀 宋辉旭 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期258-262,共5页
为了保证激光跟踪仪的跟踪速度和跟踪精度,要求发现目标靶镜运动和反映靶镜位移的四象限传感器信号的处理过程具有快速、准确的动态响应。推导出四象限传感器在对角线算法中的输出信号与光斑偏移量之间的关系为超越函数关系。针对超越... 为了保证激光跟踪仪的跟踪速度和跟踪精度,要求发现目标靶镜运动和反映靶镜位移的四象限传感器信号的处理过程具有快速、准确的动态响应。推导出四象限传感器在对角线算法中的输出信号与光斑偏移量之间的关系为超越函数关系。针对超越函数关系不易快速解算的难题,结合激光光斑的特性,采用了泰勒级数展开算法。使用高精度直角坐标测量机对光斑偏移量测量系统进行了验证实验。实验结果表明:该测量系统实时性好,每秒测量次数达到1 050次;测量精度高,在±400μm测量范围内测量精度可达6μm。该系统可以广泛应用于需要微小位移测量的相关领域。 展开更多
关键词 激光跟踪 四象限传感器 光斑偏移量 泰勒级数展开 测量系统
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激光跟踪仪测量工业机器人位置距离准确度的不确定度研究 被引量:11
16
作者 于海莲 夏仰球 杨川贵 《机床与液压》 北大核心 2017年第11期48-50,97,共4页
为了评定工业机器人位置距离准确度测量结果的分散性,在研究激光跟踪仪的测量原理和工业机器人位置距离准确度测量方法的基础上,分析了影响测量结果的各不确定度因素及其相互影响关系,提出了综合评估测量不确定度的方法。结果表明该方... 为了评定工业机器人位置距离准确度测量结果的分散性,在研究激光跟踪仪的测量原理和工业机器人位置距离准确度测量方法的基础上,分析了影响测量结果的各不确定度因素及其相互影响关系,提出了综合评估测量不确定度的方法。结果表明该方法分析结果可靠。评定结果可作为仪器精度的现场评估、不同测量仪器的现场测量精度比较以及分析环境变化、人员操作等对测量结果影响的依据,并为提高综合测量精度提供方向指导。 展开更多
关键词 激光跟踪 工业机器人 距离准确度 测量不确定度
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基于激光跟踪仪的机器人末端负载重力辨识与在线补偿方法 被引量:1
17
作者 薛雷 杨应科 +2 位作者 李东升 黄亮 翟雨农 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期53-59,共7页
为准确测量工业机器人在飞机装配中的真实装配受力,提出了一种基于激光跟踪仪的机器人末端负载重力辨识与在线补偿方法。借助激光跟踪仪等外部测量设备,建立了机器人系统的全局运动学模型,实现机器人末端位姿的精准获取。利用卡尔曼滤... 为准确测量工业机器人在飞机装配中的真实装配受力,提出了一种基于激光跟踪仪的机器人末端负载重力辨识与在线补偿方法。借助激光跟踪仪等外部测量设备,建立了机器人系统的全局运动学模型,实现机器人末端位姿的精准获取。利用卡尔曼滤波处理力传感器信号,以获取更加准确平稳的外部力信息。基于最小二乘法建立了末端负载重力分量与位姿的映射关系,其中,考虑了力传感器的零点偏移与机器人安装偏差带来的影响。最后开展了机器人负载重力在线补偿试验,试验结果表明,该方法具有良好的效果。 展开更多
关键词 工业机器人 激光跟踪 装配力测量 重力辨识 在线补偿
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基于数字化装配的激光跟踪仪测量应用研究 被引量:1
18
作者 石章虎 兰勇 +2 位作者 陈伦 蒋华明 姚定 《航空制造技术》 2011年第9期54-56,共3页
基于激光跟踪仪测量系统的装配型架数字化安装制造技术,极大地提高了工装的制造精度,为生产合格的装配产品提供了前提保障,同时也对装配工装测量安装过程提出了更精确的控制要求。
关键词 激光跟踪 装配工装 课题 数字化测量 装配型架 光学目标 激光跟踪测量系统 数字化装配
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提升激光跟踪仪长度测量准确度的方法 被引量:3
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作者 王为农 《计量学报》 CSCD 北大核心 2006年第z1期35-37,共3页
提出了利用激光跟踪仪进行高准确度测量的方法.描述了激光跟踪仪测量时的特定设置,以获得具有激光干涉仪准确度的长度测量结果.通过几何推导,证明了这种方法不受激光跟踪仪角度测量的影响.列出了方法中主要的测量不确定度来源和不确定... 提出了利用激光跟踪仪进行高准确度测量的方法.描述了激光跟踪仪测量时的特定设置,以获得具有激光干涉仪准确度的长度测量结果.通过几何推导,证明了这种方法不受激光跟踪仪角度测量的影响.列出了方法中主要的测量不确定度来源和不确定度合成的公式. 展开更多
关键词 计量学 长度测量 激光跟踪 激光干涉 测量不确定度
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基于隐藏特征测量的激光跟踪仪探头及其测量误差分析
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作者 马腾武 马强 +2 位作者 杨红果 常迎梅 赵俊伟 《工具技术》 北大核心 2006年第11期68-71,共4页
介绍了一种测量隐藏特征和表面特征的激光跟踪仪探头(FaroRetroProbe)的结构和工作原理,详细分析了该探头的空心角锥棱镜误差、空心角锥棱镜和探针的对称性误差及平面反射镜的面形误差等主要误差及其对激光跟踪仪测量结果的影响,并针对... 介绍了一种测量隐藏特征和表面特征的激光跟踪仪探头(FaroRetroProbe)的结构和工作原理,详细分析了该探头的空心角锥棱镜误差、空心角锥棱镜和探针的对称性误差及平面反射镜的面形误差等主要误差及其对激光跟踪仪测量结果的影响,并针对性地指出提高激光跟踪仪测量精度的措施。 展开更多
关键词 测量探头 激光跟踪 测量误差 误差分析
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