CC BY
438
УДК 528.4 П.П. Мурзинцев СГГА, Новосибирск
Д.Б. Буренков, А.В. Полянский, Ю.А. Пупков, Л.Е. Сердаков ИЯФ СО РАН, Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДАЛЬНОМЕРОВ API LASER TRACKER 3
В статье приведены результаты исследования точностных характеристик дальномеров API Laser Tracker 3 на компараторе ИЯФ СО РАН.
P.P. Murzincev
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
D.B. Burenkov, A.VPolyanskiy, Y.A. Pupkov, L.E. Serdakov Budker Institute of Nuklear Physics (BINP)
RESEARCH OF THE ACCURACY CHARACTERISTICS INTERFEROMETER AND TURBO ADM MODULES API LASER TRACKER 3
The results of research of accuracy characteristics rangefinders API Laser Tracker 3 to comparator BINP.
Высокоточная координатно-измерительная машина - лазерный трекер, фирмы API (рис. 1), используется в Институте Ядерной Физики для широкого спектра инженерных задач. С целью проверки соответствия заявленных точностных характеристик прибора, были произведены измерения на компараторе института.
Лазерный трекер дает возможность получать координаты точек измеряемого объекта в трехмерном пространстве, сканировать поверхности объекта, для их дальнейшего контроля с проектными значениями и многое другое.
Основной принцип работы лазерного трекера -измерение расстояния и двух углов до специального отражателя, слежение за которым осуществляется за счет лазерного луча и сервоприводов, встроенных в контрольноизмерительную часть машины. Все
У
Рис. 1. Общий вид API Laser Tracker 3
калибровочные характеристики трекера хранятся на контроллере, который вынесен отдельным блоком. Контроллер связан через Ethernet соединение с ноутбуком. Управление прибором осуществляется оператором, через специальную программу Spatial Analyzer.
Лазерный трекер оснащен двумя типами дальномеров. Первый режим -интерферометрии (IFM). В нем, трекер измеряет изменение расстояния от некого базового значения. Второй режим - абсолютного дальномера (ADM). В случае прерывания лазерного луча в режиме интерферометра, прибор автоматически переходит в режим абсолютного дальномера. Встроенный абсолютный дальномер необходимо калибровать относительно интерферометра трекера, в диапазоне измеряемых расстояний.
API Laser Tracker 3 Технические характеристики
Абсолютная погрешность трехмерного координатного устройства:
Статическая ± 5 ppm (25мкм) на 5 метрах
Динамическая ± 10 ppm (50мкм) на 5 метрах
Характеристики лазерного интерферометра (IFM):
Разрешение 1 мкм
Точность лучше чем 1ppm
Характеристика абсолютного дальномера (ADM):
Разрешение 1 мкм
Точность ±15мкм или 1,5 ppm 15мкм на 5 метрах 30 мкм на 20 метрах
Для поверки инварных жезлов, рулеток, проволок и других линейных измерительных устройств в ИЯФе используется интерферометр 5529A, фирмы Hewlett-Packard (рис. 2).
Интерферометр Hewlett-Packard 5529A Технические характеристики:
Предел измеряемой длины 80 м
Дискретность отсчета 0,1(0,01) мкм
Относительная погрешность измерений 0,5 мкм
Допустимая скорость перемещения 18 м/мин
Рис. 2. Общий вид HP 5529А
Для совместных измерений длин линий, трекер установили, насколько это было возможно, в створе с интерферометром НР 5529А. На каретку, которая перемещается по направляющей, с обратной стороны от призмы интерферометра, был закреплен отражатель трекера (рис. 3).
Направляющая компаратора
/ \ Каретка с отражателями
* HP 5529A
API Laser Tracker 3
Рис. 3. Схема измерений
Производились следующие измерения: в режиме IFM на длину ~ 25 м с шагом 3 м.; в режиме ADM: на длину ~ 25 м. с шагом 3 м.
Измерения в режиме IFM.
На рис. 4 представлен график разниц длин линий полученных лазерным трекером и интерферометром HP.
мм
0,000 5000,000 10000,000 15000,000 20000,000 25000,000 30000,000
Рис. 4
Разница прямого и обратного хода составила не более 10 мкм, что удовлетворяет паспортным требованиям. На расстоянии 24 м. максимальная разница с интерферометром составила 16 мкм, что так же хорошо укладывается в заявленные характеристики производителя.
Следует отметить, что все измерения производились в не термостатированном помещении. Перепад температур на длине направляющей компаратора достигал 1,5 градуса. Так же не достигнута точная установка измеряющей головки трекера в створ с интерферометром HP, по причине конструктивных особенностей трекера и направляющей дороги компаратора. Поэтому общую точность полученных данных трекером следует рассматривать как погрешность трехмерного координатного устройства.
Измерения в режиме ADM.
На рис. 5 показан график разниц линейных измерений на длину 24 м.
Сравнение ADM режима с интерферометром является наиболее важной, так как большинство измерений производится в этом режиме.
мм
0,000 5000,000 10000,000 15000,000 20000,000 25000,000
Рис. 5
Полученные данные укладываются в погрешности абсолютного дальномера указанные в паспорте. Так на 20 м. разница с интерферометром составила около 15 мкм, при допустимых 30.
На основе произведенных измерений можно сделать вывод: интерферометр и абсолютный дальномер лазерного трекера API Laser Tracker3 соответствуют паспортным характеристикам производителя. Измерения предпочтительнее производить в режиме IFM для достижения лучшей точности. Стабилизация температуры в помещении (до 0,1 ° C) значительно улучшает результаты измерений.
© П.П. Мурзинцев, Д.Б. Буренков, А.В. Полянский, Ю.А. Пупков, Л.Е. Сердаков, 2011
