API Radian 激光跟踪仪在仿真平台3D动态检测领域的应用

仿真平台&3D动态测量

对于现代航空器、航天器、车辆、船舶等的制造研发过程中，进行6D动态仿真实验已经成为不可或缺项目。故此，用于6D仿真的6杆平台动态位姿指标成为了衡量仿真平台的硬性指标。实际应用中，机械、控制等多方面因素，会产生6D平台的动态运动轨迹误差，误差过大，就会使得平台达不到预期的精度要求。

而评价造成误差的众多原因之中，其动态3D空间误差的评价是非常重要的一项。此项数据需要在动态、高精度的情况下测得，这就对传统的测量方式提出了挑战，因为传统静态测量手段很难测得出有效的动态3D数据，故而，寻找一种大范围、高精度、可动态采数测量的手段，成为了解决仿真平台检测问题的关键。

API激光跟踪仪动态3D精度检测解决方案

为解决机构动态3D空间位置精度测量的难题，API公司研发出了3D点动态测量靶标- ActiveTarget活动靶标（如图1，以下简称AT靶标）。AT靶标与传统的跟踪仪SMR靶球类似，将跟踪仪激光经由反射镜体反射回跟踪仪完成空间位置测量，其特别之处在于AT靶标横、纵两方向有驱动电机，具备自动定位反射靶的能力，相当于是一个机动化的SMR。

图1：Radian激光跟踪仪与ActiveTarget活动靶标

在实际测量作业中，AT靶标具有如下优势：

- 不管在空间中处于什么方位以及是否移动，AT活动靶标会始终锁定激光束，即便在快速而任意的移动测量中，激光跟踪仪也不会跟丢激光束；

- 测量过程中，AT活动靶标无需人为手动干预，即可自动跟踪任何旋转运动中的目标体，完成空间3D动态位置的坐标采集；

- AT靶标的出现，使得大型5轴/6轴机床、机器人、仿真平台、机构等的动态3D空间位置高精度测量得以轻松实现。

仿真平台3D动态测量需求

针对仿真平台3D动态数据的测量，需使仿真平台在规划路径下启动运行，测得在动态运行轨迹下的各位置数据，并进行计算分析，最终实现：

01将测得的动态点位坐标与理论运行数模轨迹比较，查看其空间误差值，并得到最大角位移误差及最大线位移误差；

02通过测得点间距离变化及相对点对中心的角度变化，与对应间隔下的时间比较，得出最大线速度及角速度；

03将动态轨迹点在三相限平面内投影，查看各运动体间运行过程中的动态匹配性能。

图2：仿真平台检测现场：Radian激光跟踪仪与ActiveTarget活动靶标配合实现仿真平台的3D动态测量

（左图为测量现场全景；中图为AT靶标特写；右图为仿真平台各机构运动方向示意）

实际测量与目标实现实际测量时，只需将Radian激光跟踪仪架设在合适的位置，激光射入固定在目标端的AT靶标，即可开始测量。目标端沿既定轨迹行进或移动，Radian激光跟踪仪以1000点/秒的采数速率进行动态测量，并将数据实时传输至测量软件记录，用于实时或后续计算分析。整个测量过程中，AT靶标始终以最佳的姿态面对激光跟踪仪并锁定激光束，自动调整姿态，无需人工干预，保障整个测量的流畅与高效。

ActiveTarget主动靶标采用高集成设计，体积小巧，整机仅重0.9千克，拥有极高的光学定心精度，并可在水平方向实现360°无限旋转，方便以任何姿态装卡在待测目标末端，为测量作业提供最大的便利；同时，其电池供电的工作方式，彻底摆脱线缆的束缚，常规环境中超过16小时的工作续航，更是为整个测量作业的流畅提供了强有力的保障。

图3：ActiveTarget活动靶标

结  论

综上所述，API品牌的Radian跟踪仪配合ActiveTarget活动靶标，整套系统安装方便、快捷，操作简单，只要对跟踪仪以及AT活动靶标进行几个简单步骤的安装就可以解决仿真平台的动态3D轨迹测量工作，为整体提高仿真机的性能打下良好的基础。

图4：API公司总部大楼

关于API

美国自动精密工程公司（API公司）是刘锦潮博士在自主专利技术的基础上，于1987年创建的，总部位于美国马里兰州的洛克威尔城。API公司自成立以来， 始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产，产品已广泛应用于美国及世界各国的先进制造领域，并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。API公司拥有一支经验丰富、能力卓著的工程师队伍，不断开发出先进的创新性产品，以满足快速发展的工业技术的需要。在美国联邦政府、企业及科学研究的诸多项目中，API公司都是积极参与者和关键技术伙伴。迄今为止所取得的成就使其在国际精密测量领域享有很高的声誉。

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（API）

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