激光跟踪仪转镜倾斜误差的标定及修正.pdf

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1、第23卷第5期光学精密工程VoI．23NO．52015年5月OpticsandPrecisionEngineeringMav．2015文章编号1004—924X(2O15)05—1205—08激光跟踪仪转镜倾斜误差的标定及修正张滋黎，朱涵，周维虎(中国科学院光电研究院，北京100094)摘要：为了提高激光跟踪仪的测量精度，分析了跟踪仪的几何结构误差，重点研究了其转镜倾斜误差的标定和修正方法。利用矢量分析和坐标转换相结合的方法建立了跟踪仪转镜倾斜误差模型，推导出了跟踪仪几何空间坐标修正公式，并基于自准直仪、多面棱体和可调反射镜建立了高精度误差标定装置。利用标定装置分析

2、了误差标定方法，通过系统仿真研究了转镜倾斜误差对系统测角误差及最终坐标测量误差的影响。利用误差标定实验检测出的系统转镜倾斜误差约为4”，将其带入坐标修正公式，并与修正前的坐标进行了比对分析。对比结果显示，经误差修正后系统空间坐标测量误差可减小约2×10～，验证了转镜倾斜误差标定和误差修正方法的有效性，表明利用该方法可在不改变系统硬件结构的基础上提高测量系统的测量精度。关键词：激光跟踪仪；几何结构误差；转镜倾斜误差；误差修正；最小二乘法中图分类号：V556．7；TB922文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20152305．1205Errorcalibrat

3、ionandcorrectionofmirrortiltinlasertrackersZHANGZi-1i，ZHUHarl，ZHOUWei—hu(AcademyofOptical—electronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100094，China)*C0rrs0gauthor，E-mail：zhangzili@aoe．ac．cnAbstract：Toimprovethemeasuringaccuracyoflasertrackers，thegeometricerrorsofatrackerwereanalyzed，and

4、theerrorcalibrationanderrorcorrectionmethodsforatiltedmirrorinthetrackerwereexplored．Anerrormodelforthetitledmirrorwasestablishedbasedonvectoranalysisandcoordinatetransformation，andtheerrorcorrectionformulationforgeometricspacecoordinateofthetrackerwasdeduced．Then，ahighprecisionerrorca

5、librationdevicewasbuiltbasedonamulti—mirrorpolygon，anadjustablereflectedmirrorandautocollimators．Thecalibrationdevicewasusedtoanalyzetheerrorcalibrationmethod，andthesystemsimulationswereusedtoresearchtheinfluenceofmirrortilterroronangleandcoordinatemeasurementerrors．Theerrorcalibration

6、testshowsthatthemirrortilterroris4．ThetestederrorwasinducedtOthecoordinatecorrectionformulation，andthespatiallengthmeasurementerrorsofthesystembeforeandaftercorrectionweretested．Theresultsindicatethatthemeasuringerrorofthelasertrackerdecreasesbyabout2×10一。whichshowsthattheerrorcalculat

7、ionanderrorcorrectionmethodsareeffective．Themethodimprovesthemeasuringaccuracywithoutchangingthehardwarestructureofthesystem．Keywords：lasertracker；geometricerror；mirrortilterror；errorcorrection；leastsquaremethod收稿日期：2015—01—26：修订日期：2015—02—26．基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目(No．11404334)；国家重大科学