激光跟蹤儀航空應(yīng)用

1、激光跟蹤儀系統(tǒng)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用摘要：介紹目前飛機(jī)裝配、制造中具有代表性的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備激光跟蹤儀系統(tǒng)的工作原理及功能，并結(jié)合實(shí)例介紹了激光跟蹤儀系統(tǒng)的應(yīng)用，以及激光跟蹤儀系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān) 鍵 詞：計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量系統(tǒng) 激光跟蹤儀 裝配工裝 全機(jī)水平測(cè)量1.激光跟蹤儀系統(tǒng)1.1激光跟蹤儀系統(tǒng)的概念激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)（Laser Tracker System）是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測(cè)量?jī)x器。它集合了激光干涉測(cè)距技術(shù)、光電探測(cè)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算理論等各種先進(jìn)技術(shù)，對(duì)空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實(shí)時(shí)測(cè)量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)。它具有高精度、高效率、實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量、

2、安裝快捷、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適合于大尺寸工件配裝測(cè)量，測(cè)量靜止目標(biāo)，跟蹤和測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)或它們的組合。SMART310是Leica公司在1990年生產(chǎn)的第一臺(tái)激光跟蹤儀，1993年Leica公司 又推出了SMART310的第二代產(chǎn)品，其后，Leica公司還推出了LT/LTD系列的激光跟蹤儀，以滿足不同的工業(yè)生產(chǎn)需要。激光跟蹤儀因不同領(lǐng)域需要，其種類也有很多種，在此僅以航空領(lǐng)域應(yīng)用較多的一類激光跟蹤儀為對(duì)象進(jìn)行介紹。圖11.2激光跟蹤儀系統(tǒng)的組成激光跟蹤儀的實(shí)質(zhì)是一臺(tái)能激光干涉測(cè)距和自動(dòng)跟蹤測(cè)角測(cè)距的全站儀，區(qū)別之處在于它沒有望遠(yuǎn)鏡，跟蹤頭的激光束、旋轉(zhuǎn)鏡和旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成了激光跟蹤儀的三個(gè)軸，三軸相交的

3、中心是測(cè)量坐標(biāo)系的原點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件主要組成部分包括：傳感器頭、控制器、電動(dòng)機(jī)和傳感器電纜、帶LAN電纜的應(yīng)用計(jì)算機(jī)以及反射器。見圖2圖2鳥巢8 Z- p1 W) K2 三維網(wǎng)技術(shù)論壇(1) 傳感器頭：讀取角度和距離測(cè)量值。激光跟蹤器頭圍繞著兩根正交軸旋轉(zhuǎn)。每根軸具有一個(gè)編碼器用于角度測(cè)量和一只直接供電的DC電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行遙控移動(dòng)。傳感器頭的油缸包含了一個(gè)測(cè)量距離差的單頻激光干涉測(cè)距儀（IFM），還有一個(gè)絕對(duì)距離測(cè)量裝置（ADM）。激光束通過安裝在傾斜軸和旋轉(zhuǎn)軸交叉處的一面鏡子直指反射器。激光束也用作為儀器的平行瞄正軸。挨著激光干涉儀的光電探測(cè)器（PSD）接收部分反射光束，使跟蹤器跟隨反射器。見圖

4、3圖32) 控制器: 包含電源、編碼器和干涉儀用計(jì)數(shù)器、電動(dòng)機(jī)放大器、跟蹤處理器和網(wǎng)卡跟蹤處理器將跟蹤器內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)化成角度和距離觀測(cè)值，通過局域網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用計(jì)算機(jī)上，同理從計(jì)算機(jī)中發(fā)出的指令也可以通過跟蹤處理器進(jìn)行轉(zhuǎn)換再傳送給跟蹤器，完成測(cè)量操作。2 F$ ( v6 o( T# c- $ x- n(3) 電纜：傳感器電纜和電動(dòng)機(jī)電纜分別用來完成傳感器和電動(dòng)機(jī)與控制器之間的連接。LAN電纜則用于跟蹤處理器和應(yīng)用計(jì)算機(jī)之間的連接。(4) 應(yīng)用計(jì)算機(jī)：加載了工業(yè)用的專業(yè)配套軟件，用來發(fā)出測(cè)量指令和接收測(cè)量數(shù)據(jù)。(5) 反射器（靶標(biāo)）：是激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。作為光學(xué)逆反射器，它把所

5、有沿光軸方向入射的光線沿原路反射回去，進(jìn)入干涉系統(tǒng)，與參考光發(fā)生干涉實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的高精度測(cè)量；作為測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)頭，它直接與被測(cè)物體接觸，用目標(biāo)反射鏡中心的坐標(biāo)值來描述被測(cè)對(duì)象的形狀和尺寸。靶標(biāo)有3種不同型號(hào)（見表一）。本系統(tǒng)中采用玻璃菱鏡反射器。  I- e% 8 s  |; c% J) Z) Y三維|cad|機(jī)械|汽車|技術(shù)|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa(6) 氣象站：記錄空氣壓力和溫度。這些數(shù)據(jù)需要用來在計(jì)算激光反射時(shí)是必需的，并通過串行接口被傳送給聯(lián)機(jī)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序。7) 測(cè)量附

6、件：包括三角支架、手推服務(wù)小車等。支架用來固定激光跟蹤儀，調(diào)整高度，保證各種測(cè)量模式的穩(wěn)定性，且三角支架底座帶輪子，可方便地移動(dòng)激光跟蹤儀。手推服務(wù)小車則可裝載控制器等設(shè)備，運(yùn)送方便快捷。1.3激光跟蹤儀系統(tǒng)的原理要介紹激光跟蹤儀系統(tǒng)的原理就要從兩部分進(jìn)行介紹：激光跟蹤的原理和激光跟蹤儀系統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量的原理。1.3.1激光跟蹤的原理當(dāng)跟蹤系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，如圖4 所示，由激光發(fā)生器射出的光束，經(jīng)過干涉光路和分光鏡，被跟蹤轉(zhuǎn)鏡反射到目標(biāo)鏡中心。沿目標(biāo)反射鏡中心入射的光線按原光路返回，返回的激光束有一部分被分光鏡反射到光電位置檢測(cè)器的中心，位置檢測(cè)器輸出零電壓信號(hào)，此時(shí)控制電路沒有信號(hào)輸出到電機(jī)。

7、當(dāng)目標(biāo)反射鏡運(yùn)動(dòng)一個(gè)位移量后，如圖5 所示。此時(shí)光束不再?gòu)哪繕?biāo)鏡中心入射，從而目標(biāo)反射鏡返回的光束與入射光平行，兩者相距2。返回光經(jīng)過分光鏡，一部分落在位置檢測(cè)器上，此時(shí)光斑中心將偏離位置檢測(cè)器中心，隨即產(chǎn)生一個(gè)偏差信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大調(diào)節(jié)后通過伺服控制回路控制電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，使照射到目標(biāo)反射鏡的光束方向發(fā)生變化，直至入射光通過目標(biāo)反射鏡的中心，使系統(tǒng)重新達(dá)到跟蹤平衡狀態(tài)。1.3.2激光跟蹤儀系統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量的原理首先以跟蹤頭中心為原點(diǎn)，建立球坐標(biāo)系，如圖6 所示。設(shè)P（x，y，z）為被測(cè)空間點(diǎn)假設(shè)點(diǎn)P到點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)，OP與Z軸的夾角為，OP在xy平面內(nèi)的投影與x軸的夾角為，則點(diǎn)P（x，y，z）

8、的表達(dá)式為：其中，、的值由安裝在跟蹤頭中的兩個(gè)編碼器給出，L的值通過安裝在激光頭中的激光干涉儀獲得。角度測(cè)量部分：其工作原理類似于電子經(jīng)緯儀、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式全站儀的角度測(cè)量裝置，包括水平度盤、垂直度盤、步進(jìn)馬達(dá)及讀數(shù)系統(tǒng)，由于具有跟蹤測(cè)量技術(shù)，它的動(dòng)態(tài)性能較好。激光干涉法測(cè)距原理為：由激光器發(fā)射的激光經(jīng)分光鏡分成反射光束S1和透射光束S2，其中S1作為干涉參考光，S2作為測(cè)量光。當(dāng)S2經(jīng)目標(biāo)反射鏡反射回來時(shí)，與S1匯合成相干光束。若兩列光S1和S2的光程差為n（為波長(zhǎng)，n為零或正整數(shù)），實(shí)際合成光的振幅是兩個(gè)分振幅之和，光強(qiáng)最大，出現(xiàn)明條紋。若S1 和S2 的光程差為/2（或半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍）時(shí)，合

9、成光的振幅和為零，此時(shí)光強(qiáng)最小，出現(xiàn)暗條紋。所以當(dāng)目標(biāo)反射鏡在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于S1 和S2 光程差的變化，明暗相間的條紋也會(huì)發(fā)生變化。激光干涉儀就是利用這一原理使激光束產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，由光電轉(zhuǎn)換元件接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移變化量的檢測(cè)。由以上原理可知激光干涉儀為增量碼測(cè)量系統(tǒng)，因此測(cè)量前必須預(yù)設(shè)初值。跟蹤頭上有一個(gè)固定點(diǎn)叫鳥巢，測(cè)量開始時(shí)，首先將目標(biāo)反射鏡置于該固定點(diǎn)上，該點(diǎn)與跟蹤頭中心的距離是固定的，計(jì)算機(jī)自動(dòng)將初值置為該距離值，然后即可移動(dòng)目標(biāo)反射鏡進(jìn)行空間點(diǎn)的測(cè)量。由于激光干涉儀是增量碼儀器，所以在測(cè)量過程中一旦發(fā)生丟光，干涉儀就會(huì)停止計(jì)數(shù)，測(cè)量就無法

10、繼續(xù)，整個(gè)測(cè)量過程就必須重新開始。此外，測(cè)量系統(tǒng)給出的三維坐標(biāo)值是目標(biāo)反射鏡的中心位置，理論上目標(biāo)反射鏡的中心均與其外面的球形外殼中心重合，所以要獲得被測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值還要對(duì)直接測(cè)量值進(jìn)行半徑補(bǔ)償。2.激光跟蹤儀系統(tǒng)航空領(lǐng)域的應(yīng)用2.1航空技術(shù)的發(fā)展航空制造領(lǐng)域?qū)τ跍?zhǔn)確與精度有著極高的要求，即便是大型的部件，也需要極其精確地測(cè)量、定位，這樣才能保證航空器的安全性。可以說，航空航天領(lǐng)域?qū)τ跍y(cè)量精度的要求，代表了測(cè)量領(lǐng)域的最高科技和最高標(biāo)準(zhǔn)。隨著航空制造業(yè)的迅速發(fā)展，飛機(jī)裝配工裝制造技術(shù)也發(fā)生了很大變革，由原來的模擬量傳遞協(xié)調(diào)工裝制造發(fā)展到數(shù)字量傳遞協(xié)調(diào)工裝制造，激光跟蹤儀的廣泛應(yīng)用充分說明了這一

11、點(diǎn)。將激光跟蹤儀用于飛機(jī)型架的安裝和檢測(cè)，使型架的設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)的技術(shù)水平達(dá)到了一個(gè)新的高度，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)（即CAD/CAM/CAI）一體化。2.2激光跟蹤儀系統(tǒng)航空領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展在航天航空制造業(yè)領(lǐng)域，飛行器具有外形尺寸及重量大、外部結(jié)構(gòu)特殊、部件之間相互位置關(guān)系要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。飛行器的裝配通常是在各部件分別安裝后再進(jìn)行總體裝配，在部裝的某些環(huán)節(jié)和總裝的整個(gè)過程中都需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。在飛行器裝配過程中的測(cè)量誤差可能會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，因此必須要確保航天航空領(lǐng)域測(cè)量的精確性。激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)性和實(shí)時(shí)性以及它的高精度性都滿足了飛機(jī)行架的定位安裝，飛機(jī)外形尺寸的檢測(cè)，零部

12、件的檢測(cè)，飛機(jī)的維修等工程項(xiàng)目的需要。如測(cè)量一架大型飛機(jī)的內(nèi)外形尺寸，首先要確定整架飛機(jī)的空間坐標(biāo)，保證所要測(cè)量到的外形尺寸空間點(diǎn)都在一個(gè)坐標(biāo)系中，要求布置足夠的測(cè)站，這些測(cè)站就保證了飛機(jī)上、下、左、右、前、后等整個(gè)外形都在激光跟蹤儀測(cè)量范圍內(nèi)。其次要保證飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，測(cè)量過程中不能產(chǎn)生移動(dòng)。激光跟蹤儀在每一個(gè)測(cè)站測(cè)量某一個(gè)區(qū)域的飛機(jī)外形坐標(biāo)點(diǎn)，將各個(gè)測(cè)站的飛機(jī)外形坐標(biāo)連接起來就構(gòu)成整架飛機(jī)的外形尺寸坐標(biāo)，將這些點(diǎn)處理后就形成了飛機(jī)外形的數(shù)字模型。激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)掃描范圍大，采集數(shù)據(jù)速度快，數(shù)據(jù)采集量大，精度高，大大提高了工作效率。激光跟蹤系統(tǒng)最早在我國(guó)的應(yīng)用就是應(yīng)用于航空制造領(lǐng)域，199

13、6年，上飛、沈飛集團(tuán)在我國(guó)第一次引進(jìn)了SMART310激光跟蹤系統(tǒng)。隨著技術(shù)水平的提高，航空制造領(lǐng)域?qū)す飧檭x的應(yīng)用越來越廣泛。在此就激光跟蹤儀在航空制造領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的飛機(jī)裝配工裝制造中和全機(jī)水平測(cè)量的應(yīng)用進(jìn)行介紹。2.3在飛機(jī)裝配工裝制造中的應(yīng)用2.3.1飛機(jī)工裝安裝有以下特點(diǎn):（1）多臺(tái)激光跟蹤儀同時(shí)進(jìn)行測(cè)量安裝型架;（2） 型架尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位件多，安裝周期長(zhǎng)，且安裝好后都要按規(guī)定進(jìn)行定檢;（3） 型架上需安裝的各定位件上都有OTP點(diǎn)，OTP點(diǎn)的標(biāo)識(shí)及坐標(biāo)值由設(shè)計(jì)者在工裝圖紙上列出。2.3.2飛機(jī)工裝安裝的流程:工裝安裝時(shí)，流程見下圖7圖71） 安裝前準(zhǔn)備:測(cè)量環(huán)境應(yīng)符合儀器使

14、用要求；激光跟蹤儀應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱、校準(zhǔn)、標(biāo)尺測(cè)量等，保證其滿足測(cè)量要求。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，考慮溫、濕度的變化進(jìn)行補(bǔ)償；工裝框架已完成安裝，精度滿足要求。2） 建立工裝坐標(biāo)系:按工裝圖紙的要求通過坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)建立標(biāo)準(zhǔn)溫度下的工裝坐標(biāo)系。對(duì)于裝配型架，理論上需設(shè)定在空間上不共線的3個(gè)點(diǎn)建立工裝坐標(biāo)系，這3個(gè)點(diǎn)位于型架的主體骨架上，且在型架上的安裝面應(yīng)是最大投影面。3個(gè)TB點(diǎn)應(yīng)最大限度地包容整個(gè)工裝的主體結(jié)構(gòu)，并要考慮視線的開敞性、安裝位置的穩(wěn)定性。對(duì)于大型型架，通常在型架上布置4 個(gè)以上TB點(diǎn)來建立工裝坐標(biāo)系。建立工裝坐標(biāo)系的目的，就是在該坐標(biāo)系下建立ERS（增強(qiáng)參考系統(tǒng)(Enhanced Ref

15、erence system，ERS)是為使工裝獲得正確比例的一種手段。）的參考文件。方法是在工裝框架上每隔200400mm安裝標(biāo)準(zhǔn)工具球。在工裝飛機(jī)坐標(biāo)系建立后，將這些工具球收集在一個(gè)文件里，作為建立工裝坐標(biāo)系的依據(jù)。該文件是全部ERS點(diǎn)信息( 標(biāo)識(shí)及坐標(biāo)值) 的集合，即ERSj（Xj，Yj，Zj）（j =1，2，n ）。依據(jù)此文件，用激光跟蹤儀測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，能做到2個(gè)方面。首先，測(cè)量基準(zhǔn)統(tǒng)一，不管激光跟蹤儀放在被測(cè)件附近的任何位置，都能使測(cè)量工作始終在工裝坐標(biāo)系下進(jìn)行。其次，測(cè)量數(shù)據(jù)一致，不管任何時(shí)候在工裝坐標(biāo)系下，激光跟蹤儀測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)( 坐標(biāo)值) 始終是標(biāo)準(zhǔn)溫度下的數(shù)值，不受測(cè)量環(huán)境

16、溫度變化的影響，使測(cè)量數(shù)據(jù)始終保持一致。3） 檢查工裝坐標(biāo)系:在工裝TB點(diǎn)安裝完成后，工裝初始坐標(biāo)系已經(jīng)建立，同時(shí)按要求建立ERS系統(tǒng)，在型架的框架上鉆鉸若干個(gè)12H7孔，并將12r6 /8H7的襯套粘稀膠壓入孔中。襯套的數(shù)量(ERS點(diǎn)的數(shù)量) 分布情況視框架的大小和被安裝定位件的多少及布局情況確定。所有OTP點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息已輸入至計(jì)算機(jī)。使用最小二乘轉(zhuǎn)換，保證這些測(cè)量點(diǎn)滿足使用要求，檢查并驗(yàn)證工裝坐標(biāo)系符合工裝圖樣要求。4） 檢查工裝坐標(biāo)系:根據(jù)提供的OTP點(diǎn)坐標(biāo)值，安裝工裝定位元件( 平板、卡板、外形板、鉆模板等)，這類零件的特點(diǎn)是定位面的尺寸較大且上面至少有3個(gè)OTP襯套孔，每個(gè)孔插入

17、個(gè)后退量相同的目標(biāo)。一個(gè)工裝元件通過不共線的3 個(gè)OTP點(diǎn)控制其在空間中的位置，其中1個(gè)OTP點(diǎn)控制3 個(gè)坐標(biāo)值，第2個(gè)OTP點(diǎn)控制2個(gè)坐標(biāo)值，第3個(gè)OTP點(diǎn)控制1個(gè)坐標(biāo)值，達(dá)到控制工裝定位元件在空間中的6 個(gè)自由度。測(cè)量時(shí)，將反射器從起始座取出放在反射器座上( 注意不要打斷激光束)，將反射器座插入OTP襯套中，這時(shí)在顯示屏上將顯示出該點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值的差值( x ，y ，z )，該差值將隨著OTP點(diǎn)的移動(dòng)( 實(shí)際上是定位件在移動(dòng)) 在顯示屏上不斷變化著( 增大或減小)。操作者可以邊看邊調(diào)試， 直到x 、 y 、 z 都符合圖紙要求為止，然后按圖紙要求將零件固定。通過上述操作過程，可以明顯看

18、出激光跟蹤儀的測(cè)量過程是屬于間接測(cè)量，它所測(cè)量的OTP點(diǎn)并不用來定位產(chǎn)品。零件上用來定位產(chǎn)品的工作型面（外形面，孔，槽口等）與OTP點(diǎn)之間是通過數(shù)據(jù)傳遞的。零件在安裝測(cè)量的過程中，只要保證OTP點(diǎn)的坐標(biāo)（X ，Y ，Z ）符合圖紙要求，那么定位產(chǎn)品的工作型面就一定是準(zhǔn)確的。安裝時(shí)應(yīng)考慮工裝元件的通路、光學(xué)視線，從里到外安裝5） 檢查OTP點(diǎn):在工裝所有定位件安裝完成后，應(yīng)對(duì)所有按激光測(cè)量點(diǎn)安裝的工裝定位件上的O T P 點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查，符合工裝圖樣要求。6） 數(shù)據(jù)處理和輸出:利用激光跟蹤儀獲得型架激光測(cè)量點(diǎn)的實(shí)測(cè)值后，應(yīng)與型架設(shè)計(jì)理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，確保安裝精度。2.4在全機(jī)水平測(cè)量的應(yīng)用全機(jī)

19、水平測(cè)量的流程:1） 建立坐標(biāo)系:飛機(jī)具有外形尺寸及重量大、外部結(jié)構(gòu)特殊、部件之間相互位置關(guān)系要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。而激光跟蹤儀則要求一個(gè)站位內(nèi)測(cè)量點(diǎn)光線直線可達(dá),不可斷光再續(xù),且中間不能有障礙物,但在飛機(jī)上的水平測(cè)量點(diǎn)大部份是對(duì)稱分布,比如機(jī)翼、平尾的安裝角就需要測(cè)量機(jī)身左右的坐標(biāo)點(diǎn),由于中間被機(jī)身、起落架或其他掛載擋住,因此在一個(gè)站位下就不可能測(cè)量出所有的坐標(biāo)點(diǎn),而需多個(gè)站位、多個(gè)坐標(biāo)系,所以單臺(tái)激光跟蹤儀必須通過“轉(zhuǎn)站”的方法擴(kuò)大測(cè)量范圍, 避開障礙物,以使單站位下光線直線可達(dá),實(shí)現(xiàn)測(cè)量?！稗D(zhuǎn)站”指的是在相鄰的站位之間靠至少7個(gè)共同基點(diǎn)聯(lián)系起來,前一個(gè)站位測(cè)量7個(gè)共同基點(diǎn),下一個(gè)站位再次測(cè)量這

20、7個(gè)共同基點(diǎn),然后由計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件通過擬合計(jì)算,把不同站位信息相互聯(lián)系,形成一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系。2） 坐標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量:通過站位轉(zhuǎn)換, 能測(cè)量到全機(jī)所有的坐標(biāo)點(diǎn)。一般測(cè)量方法有:1)直接測(cè)量法,直接將靶標(biāo)放置到待測(cè)點(diǎn)位置,通過多次采樣,由測(cè)量系統(tǒng)通過計(jì)算得出結(jié)果的均值,實(shí)現(xiàn)被測(cè)標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量,比如對(duì)于機(jī)身側(cè)面的標(biāo)點(diǎn)就可以采用這種方式;2)間接測(cè)量法,通過測(cè)量球面或圓形,采用球心或圓心擬合方式間接測(cè)出球心或圓心的點(diǎn)的坐標(biāo),比如對(duì)于機(jī)翼、平尾下部的標(biāo)點(diǎn),由于坐標(biāo)點(diǎn)在下部,有時(shí)受激光頭高度的限制,不便直接測(cè)量,可以采取間接測(cè)量方式。3） 測(cè)量數(shù)據(jù)處理:在全機(jī)水平測(cè)量前, 首先要查出全機(jī)水平測(cè)量點(diǎn)理論坐標(biāo)值,

21、一般以飛機(jī)水平基準(zhǔn)線、對(duì)稱軸線為基準(zhǔn), 以機(jī)頭位置或?qū)ΨQ軸線上其他位置為起始原點(diǎn), 建立水平測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于水平基準(zhǔn)線和對(duì)稱軸線下的理論空間坐標(biāo)系, 然后把實(shí)際測(cè)得標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)通過系統(tǒng)計(jì)算, 得出實(shí)際測(cè)量值與理論值之間的差異,從而得到標(biāo)點(diǎn)的偏離情況, 同時(shí), 計(jì)算出全機(jī)大部件的安裝角、傾斜角等。2.5激光跟蹤儀在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用事例在奧地利MCE科技設(shè)備制造公司（MCE Industriestechnik Linz GmbH & Co., Austria）的裝配車間里，這個(gè)金屬構(gòu)架就是空中客車（Airbus）機(jī)身的一部分。航空制造領(lǐng)域?qū)τ跍?zhǔn)確與精度有著極高的要求，即便是大型的部件，也需要極其

22、精確地測(cè)量、定位，這樣才能保證航空器的安全性?？梢哉f，航空航天領(lǐng)域?qū)τ跍y(cè)量精度的要求，代表了測(cè)量領(lǐng)域的最高科技和最高標(biāo)準(zhǔn)（圖8）。 圖8 奧地利MCE科技設(shè)備制造公司的裝配車間，工程師正在裝配空中客車的內(nèi)外部連接組件這是空客在對(duì)明天要最終驗(yàn)收測(cè)試的零部件進(jìn)行檢測(cè)，MCE科技設(shè)備制造公司的工程師August Katteneder要對(duì)這些零件進(jìn)行50次以上的測(cè)試，而且測(cè)量的誤差不能超過0.15mm。這些數(shù)據(jù)還要被發(fā)送給空中客車在德國(guó)漢堡工廠的工程師們，以供明天的驗(yàn)收測(cè)試做參考。如果通過驗(yàn)收測(cè)試，這批零部件就會(huì)被裝載在平板卡車上運(yùn)送到空中客車的組裝廠進(jìn)行最后的組裝。最后的裝配工作將在一條長(zhǎng)55m的軌道系統(tǒng)上進(jìn)行，這是一項(xiàng)十分精密的工程，整條軌道的高度公差只有0.05mm。為滿足這一切嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?，MCE的工程師們決定用激光跟蹤技術(shù)來解決這些棘手的問題（圖9）。圖9 MCE的工程師在使用API激光跟蹤儀對(duì)飛機(jī)機(jī)身零部件進(jìn)行檢測(cè)， 在裝配中被用來測(cè)量、校準(zhǔn)和定位圖10 MCE工程師August Katteneder使用API的T3激光跟蹤儀進(jìn)行工裝測(cè)量作業(yè)3.激光跟蹤儀系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)激光跟蹤