国产超精密激光跟踪仪技术

中图仪器GTS国产超精密激光跟踪仪技术具有精度高、测量范围大、安装简单及操作方便等特点，是高精度、便携式的空间大尺寸坐标测量机，同时具高精度（μm级）、大工作空间（百米级）特点，在飞机、汽车、船舶、航天、机器人、核电、轨道交通装备制造行业以及大型科学工程、工业母机的高精密加工和装配中，能够解决大型、超大型工件和大型科学装置、工业母机等全域高精度空间坐标和空间姿态的测量问题。

GTS激光跟踪仪集激光干涉测距技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论于一体，在大尺度空间测量工业科学仪器中具有高的精度和重要性。

功能特点

1、主机测量系统

（1）集成化控制主机设计

强大CPU处理能力、紧凑型的控制主机内置于激光跟踪头，主机集成化的设计大大减少设备连接线缆和携带箱体数量，方便现场快速安装。

（2)目标球自动锁定技术

目标锁定相机在断光时会在小范围内自动搜索到目标球，完成断光续接，自动锁定目标球，全过程不需人为操作，提高测量效率。

（3）HiADM测距技术

激光绝对测距（ADM）和激光干涉测距（IFM）融合技术（HiADM），将激光干涉测长的高动态速度与激光绝对测距功能相结合，保证测量精度，并实现挡光恢复。

（4）一体化气象站

一体化的环境气象站自动监视及更新环境气象参数，实时补偿温度、空气压力和湿度对激光在空气中空气折射率的影响，保证测量的准确性。

（5）MultiComm通信

设备与电脑之间可以通过硬件触发、有线网络或无线WIFI等多种方式数据通信，方便保密车间的现场使用，最高测量数据输出速度1000点/秒。

（6）便携性运输

集成化主机设计的激光跟踪头，集成式的配件运输箱，使得整个运输箱体系统体积小、重量轻，并且便于在不同的工作地点之间进行运输。

（7）密封防护设计

IP54防护等级，保证主机免受灰尘和其他污染物的进入，环境适用性强。

（8）稳固三脚架

稳定、便捷的三角架和底盘设计确保稳定的地面测量条件，灵巧升降机构设计省力操作，稳固的三角支撑系统避免环境震动带来的精度损失。

2、iProbe 6D姿态探头

iProbe 6D姿态探头采用机器视觉和重力对齐的传感融合技术，通过探头的局部坐标系和系统整体坐标系的配准变换解算测球的空间位置；不仅能对点、线、面、曲面等几何特征进行精确测量，而且能够根据探头的精确空间姿态对被测工件的内部特征、隐藏特征进行快速、高精度的测量。

3、iTracker 6D姿态智能传感器

iTracker 6D姿态智能传感器采用主动反向跟踪和重力对齐技术，在测量时实时地调整探头的姿态并始终正对锁定测量激光束，通过运动学模型精密解算目标的三维空间位置坐标和空间姿态角度，可以测量非常宽范围的俯仰角和偏航角。

4、EyeScan跟踪式激光扫描系统

EyeScan跟踪式激光扫描系统，采用视觉动态跟踪技术，实时跟踪定位扫描头的空间位置，配合跟踪仪，可实现大中型物体的实时高精度扫描。操作简单，无需贴点。

5、SpatialMaster空间测量软件

SpatialMaster（简称SMT）是一款自主研发，专为大尺寸测量设备如激光跟踪仪配套使用，并且通过PTB认证的通用三维测量分析软件。SMT支持多个任意类型的仪器同时测量，测量数据可溯源的，具有强大的数据处理分析功能，支持生产制造过程中的几何尺寸公差(GD&T)评定，此外SMT具有优秀的用户交互性，方便灵活的分析报告功能。

6、RobotMaster机器人检测校准套件

基于GTS激光跟踪仪的RobotMaster机器人套件为工业机器人空间绝对位置精度测量标定和性能检测提供高效可行的解决方案，既提供基于光学靶球的经济方案，也提供基于6D姿态智能传感器的增强方案。

中图仪器GTS激光跟踪测量系统已经发展出三自由度激光跟踪仪和六自由度激光跟踪仪家族系列，可以和多种形式的合作目标测头配合使用：

1、GTS3000激光跟踪仪与光学回射靶球配合组成三自由度激光跟踪仪，能对大尺度空间内的点、线、面、曲面等几何特征进行精确测量；

2、GTS6000激光跟踪仪与空间姿态探头配合组成六自由度激光跟踪仪，能够根据合作目标的精确空间姿态对被测工件的内部特征、隐藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。

应用领域

GTS国产超精密激光跟踪仪技术广泛应用在各种大尺度空间精密测量领域，如

在航空航天领域对飞机零部件及装配精度的测量；

在机床行业中对机床平面度、直线度、圆柱度等的测量；

在汽车制造中对车型的在线测量；

在制造中对运动机器人位置的精确标定。

此外，激光跟踪仪还可以广泛应用到造船、轨道交通、核电等**制造各个领域。

应用案例

测量需求

在石油化工领域，管板式热交换器内部有多个管板和折流板，每一块管板和折流板上都有多个管孔，导热管束平行穿过折流板和管板，管束的两端通过焊接固定在管板上，为了使每一根管束都能顺利装在管板和折流板，在实际生产中需要确保每个导热管对应的管孔必须在同一条轴线上，且每个管板和折流板在安装固定过程需要保持平行。

热交换器示意图

解决方案

激光跟踪仪高精度、高效率的特点，在管板式热交换器测量领域得到了广泛应用。激光跟踪仪利用激光束的准直性和测距技术，可以快速、精确地测量热交换器的关键尺寸，如管孔位置和管板平面度等。

GTS激光跟踪仪进行管板式热交换器测量有以下优势：

1.高精度：激光跟踪仪的测量精度可达到微米级别，满足了石油化工行业对热交换器尺寸控制的严格要求；

2.高效率：与传统测量方法相比，激光跟踪仪单人轻松操作，大大缩短测量时间，提高工作效率；

3.测量范围大：激光跟踪仪测量半径可达80米，满足多种规格尺寸测量需求；

4.可视化数据：激光跟踪仪自动记录和存储测量数据，可视化图形清晰展示各部分数据，快速引导装配；

5. 柔性测量：激光跟踪仪可以在空间自由移动，适应不同的测量环境和对象。

现场应用实例

1.导热管安装测量

下图为导热管测量数据，通过SpatialMaster分析软件中的向量组查询功能，不难看出导热管在安装过程中中间部分出现了变形，可根据软件的视图中导热管变形位置及方向，进行调整来提高装配精度。

导热管数据分析图

2.管板和折流板平面度测量

为了管束在安装过程中保证平行，在实际生产中就需要保证单个管板和折流板的平面度符合要求，可以使用GTS3600型号激光跟踪仪搭配1.5英寸高精度SMR反射目标靶球，对管板和折流板的平面进行测量。

管板数据分析图

GTS系列激光跟踪仪，具有精度高、测量范围大、安装简单及操作方便等特点，在上述案例中，GTS系列激光跟踪仪，不仅能满足产品的测量需求，还能提升产品的安装精度，为大尺寸部件的安装提供数字化的保障。