楊建新 楊玉洲

摘 要：文章通過對(duì)TrackerCal 4型激光跟蹤儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的簡單介紹，結(jié)合其對(duì)工件尺寸及形位誤差的測量方法、測量結(jié)果分析以及誤差補(bǔ)償分析，從而掌握了激光跟蹤儀在測量中的使用技巧，進(jìn)而達(dá)到提高測量效率和測量精度的目的。

關(guān)鍵詞：激光跟蹤儀；形位誤差；尺寸；誤差補(bǔ)償

引言

目前我國機(jī)械加工單位用來檢測工件尺寸及形位誤差的工具大都還是使用千分尺，游標(biāo)卡尺等配合使用數(shù)控機(jī)床打表的傳統(tǒng)方法來測量。傳統(tǒng)方法雖然也能很好的檢測工件誤差精度，但有很多檢測問題是用傳統(tǒng)方法解決不了的，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。隨著對(duì)工件加工精度要求的提高，傳統(tǒng)的檢測方法在提高檢測精度上有一定的局限性，因此使用激光跟蹤儀檢測工件不僅可以提高測量精度而且簡便快捷，大大的節(jié)省了人力物力。

1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

TrackerCal 4型激光跟蹤儀由Radian 跟蹤頭和控制箱、5米接線電纜、氣象站（含1根1.5米連接線、1個(gè)空氣溫度傳感器、1個(gè)材料溫度傳感器、一個(gè)大氣壓力傳感器）、連接網(wǎng)線、SMR-1.5英寸直徑空心靶球、電纜包、防塵蓋、校準(zhǔn)三腳架、系統(tǒng)軟件等構(gòu)成。激光跟蹤儀是在激光干涉儀的基礎(chǔ)上結(jié)合先進(jìn)的伺服控制技術(shù)得到目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于跟蹤頭的位置，工作基本原理是在工件被測位置上放置靶球（充當(dāng)反射器），跟蹤頭發(fā)射出來的激光射到靶球上，并返回到跟蹤頭，當(dāng)靶球移動(dòng)時(shí)，跟蹤頭實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)來對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，與此同時(shí)，返回光束被檢測系統(tǒng)所接收，以此來測算目標(biāo)的空間位置。

注：1-跟蹤頭和控制箱；2-連接網(wǎng)線；3-電源線；4-5米接線電纜；5-電纜包；6-SMR-1.5英寸直徑空心靶球；7-靶球清潔套裝；8-氣象站；9-防塵蓋。

圖1

2 工件尺寸的測量

以測量加工孔的直徑為例：

（1）首先把激光跟蹤儀各部件連接起來布置好位置，擺放位置必須保證被測加工孔能夠接收跟蹤頭發(fā)出的光束且光束不中斷。如圖2所示。

（2）打開控制器上的電源開關(guān)，對(duì)激光跟蹤儀進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間大約半個(gè)小時(shí)。預(yù)熱期間，跟蹤頭上的紅燈一直處于閃爍狀態(tài)，等待預(yù)熱完成后，紅燈穩(wěn)定，此時(shí)打開伺服開關(guān)（兩個(gè)開關(guān)打開次序不能變）。

（3）調(diào)整三腳架的高度以適應(yīng)被測部位，并對(duì)激光跟蹤儀進(jìn)行系統(tǒng)檢查和校準(zhǔn)，此時(shí)靶球必須放在鳥巢位置上。首先進(jìn)行前、后視精度檢查，確認(rèn)角度偏差優(yōu)于0.003度。當(dāng)結(jié)果超出規(guī)定時(shí)，相應(yīng)的超標(biāo)項(xiàng)會(huì)回被標(biāo)紅提示，此時(shí)必須做“快速立體式補(bǔ)償”，直到補(bǔ)償后的結(jié)果達(dá)到要求的精度為止。

（4）將靶球拿下，保證光束不中斷的情況下將靶球貼放在被測加工孔的加工面上，對(duì)于便于采點(diǎn)的部位，采用空間連續(xù)掃描方式進(jìn)行采點(diǎn)，采點(diǎn)過程中，跟蹤頭上的綠燈一直處于閃爍狀態(tài)，采點(diǎn)結(jié)束時(shí)，人工遮擋光束，此時(shí)綠燈滅。

（5）運(yùn)用跟蹤儀配備的空間分析軟件（SA）對(duì)采集到的點(diǎn)進(jìn)行處理，進(jìn)行擬合圓柱操作。圓柱擬合結(jié)束時(shí)，圓周的直徑隨之被計(jì)算出來。

（6）將電腦計(jì)算出來的直徑與圖紙要求的直徑進(jìn)行比照，便可得知加工孔的精度。

3 工件形位誤差的測量

以圖2三個(gè)加工孔的對(duì)稱度為例：

（1）重復(fù)上述2（1）-（3）的步驟，因?yàn)樵谶M(jìn)行每一次新的測量工作之前都要進(jìn)行系統(tǒng)檢查和校準(zhǔn)。

（2）按上述2（4）步驟進(jìn)行操作，對(duì)三個(gè)加工孔分別進(jìn)行空間連續(xù)掃描，并分別擬合圓柱。

（3）運(yùn)用空間分析軟件，將三個(gè)加工孔的中心軸線顯現(xiàn)出來。之后做一基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面由下面兩個(gè)加工孔的中心軸線確定。最后將上面加工孔的中心軸線投影到該基準(zhǔn)面上，計(jì)算投影線到基準(zhǔn)面上兩中心軸線的距離。

（4）比較兩段距離相差多少，判斷對(duì)稱度。

4 檢測結(jié)果及誤差補(bǔ)償分析

在測量過程中，若發(fā)現(xiàn)每次測量之后的測量數(shù)據(jù)變化浮動(dòng)較大，或測量數(shù)據(jù)始終達(dá)不到預(yù)想的效果，則應(yīng)檢查氣象站。打“數(shù)據(jù)診斷窗口”找到“空氣溫度”、“空氣壓力”、“材料溫度”確認(rèn)這些數(shù)據(jù)是激活的而且是更新的，確保對(duì)環(huán)境溫度、壓力、材料溫度進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)在采點(diǎn)的整個(gè)過程中應(yīng)保證光束不被中斷，因?yàn)橹袛嗪笤俳邮盏墓獠辉偈茿MD光，否則對(duì)測量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生不利影響。由于激光跟蹤儀屬于高精密儀器，所以在使用過程中應(yīng)盡量避免嘈雜，避免機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)造成的震顫等環(huán)境。

5 結(jié)束語

當(dāng)今傳統(tǒng)的測量方法還占據(jù)著主流地位，但隨著對(duì)加工精度要求的一步步提高，好多測量問題是傳統(tǒng)方法無法解決的，但應(yīng)用激光跟蹤儀可以輕松的解決這些問題。通過它我們可以對(duì)加工件的尺寸和形位誤差進(jìn)行檢測、評(píng)定及誤差補(bǔ)償。通過對(duì)檢測結(jié)果的分析，可以幫助我們了解誤差產(chǎn)生的原因。激光跟蹤儀的實(shí)用價(jià)值很高，我們應(yīng)該充分的使用它來提高加工件的檢測精度，幫助我們生產(chǎn)出更高精度的工件。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊建新，女，漢族，一重集團(tuán)天津重工有限公司，助理工程師。

楊玉洲，男，漢族，河北省送變電公司。