准直定位与跟踪.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,准直定位与跟踪,主要内容：,准直测量原理,激光准直仪,应用,第一节、准直测量原理,准直技术是大型几何参数与形位误差，如直线度、平面度、平行度、垂直度等几何量测量的基础。,因此，高精度准直技术是计量测试的重要研究领域。,传统方法,:,建筑：垂线法、拉钢丝法,大型设备安装：拉钢丝法,木工：划线法,机械加工：钳工的划线法、定位,特点,:,简单、直观，垂线法、拉钢丝法易受环境因素影响，精度低。,20,世纪,60,年代激光出现后，高亮度、方向性好、相干性好等优点。,激光准直仪具有拉钢丝法的直观性、简单性和普通光学准直的精度、并可实现自动控制。,按检测原理，激光准直技术可分为：,1),振幅测量法,2),干涉测量法,3),偏振测量法,1,）、振幅测量法,利用激光的能量中心及其光强分布实现直线度测量，其基本原理,:,1,）、振幅测量法,应用：,飞机、舰船、机床直线度的检测,缺点：,激光束漂移、光束截面上强度分布不对称、探测器灵敏度不对称、空气的折射率梯度、气流的扰动等影响,提高对准精度的方法：,a.,菲涅耳波带片法,b.,相位板法,c.,双光束法,a,菲涅耳波带片法,优点：十字划线，是干涉形成的，有良好的抗干扰能力，光强分布均匀，经过扩束后照射波带片，避免的激光光束的漂移及振动因素的影响。,b.,相位板法,相位板相邻光程差半波长，即相位相差,pi,；相位板后，任何截面形成暗十字划线，经方孔后，发生衍射，形成四光强点。,c.,双光束法,采用两光束的平分线作为准直基准可以克服激光器的漂移和部分空气扰动影响,。,2,）、干涉测量,干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理进行读数来进行直线度测量的。主要有以下几种方法：,1,.,楔形板干涉法,2.,双频激光干涉法,3.,光栅干涉法,第二节、激光准直仪,主要组成（三部分）：,激光器,光束准直扩束系统,光电接收系统及处理电路部分,1.,激光器,利用激光束的能量中心，照射在光电探测器上，因此需要光电能量分布均匀，常用单模的,He-Ne,激光器,。,激光束横向漂移,(,平漂和角漂两种,),要小，激光器输出功率的稳定及激光器的噪声小。,漂移原因：,谐振腔的两反射镜稳定性差、反射镜支架变形,(,热,振动,),、谐振腔的变形,(,热,振动,),。,1.,激光器,补偿措施主要有：,a.,热稳定装置,b.,光束补偿,c.,主动温控加热器,d.,其他措施,隔振,材料选用,特殊设计等,补偿措施：热稳定装置,整个装置的作用是使激光器沿长度方向的温度梯度减少，同时使装 置在较低的工作温度，从而减少变形。,补偿措施：光束补偿,腔反射镜,8,和,5,的位置靠得很近，处于相同的环境条件，因此两个面之间的相对运动是很小的。所以，当激光器壳体变形时，输出激光束对原来的位置只产生很小的横向位移和角度偏移。,补偿措施,:,主动温控加热器,使管壳形成微小变形来校正光点回到硅光电池零位。,补偿措施,:,其他措施,采取激光器与其反射镜系统对周围环境隔热,用锥形腔代替圆柱形腔及增加毛细管刚度,实验室环境控制,特殊材料，结构设计等措施都可以降低激光器输出激光束的漂移,2.,光束准直扩束系统,倒置的望远镜系统，物镜,L1,、目镜,L2,和光阑,S,组成。,3.,光电接收系统及处理电路部分,第三节、激光准直技术应用,测绘,建筑施工,大型设备安装,仪器设备制造,形位误差测量,误差修正,