激光跟踪仪在复合材料零件检测中的应用

当反射器离开基准位置（基准位置距仪器中心的距离已知），并在空间移动时，激光跟踪仪会自动跟踪反射器，同时记录干涉测距值D 及垂直度盘和水平度盘上的角度值α、β ，用这3个观测值，依据公式（1）

就可得到点的空间三维直角坐标（x、y、z ）[2-3]。 

复合材料零件的检测 

某型号飞机复合材料加强肋，使用传统模拟量技术制造。现在随着数字化制造的需求，需要使用激光跟踪仪检测此零件与理论位置的偏差。 

本文采用的激光跟踪仪测量系统是Leica AT901-LR，测量半径80m，空间长度测量不确定度15μm+6μm/m；T-probe测量半径15m，空间长度测量不确定度7μm/m。 

复合材料零件的测量过程包括：测量数模的建立、测量坐标系的建立、测量和结果分析3个步骤。 

1.测量数模的建立 

由于此复合材料零件使用传统模拟量技术制造，没有零件的数模，所以第一步必须建立零件的测量数模才能进行数字化测量。 

大型复合材料零件的制造过程，不同于传统的金属材料零件制造过程。由于复合材料自身的特点，在后期无法进行大量的高精度的加工。所以复合材料零件成型特点是一体化成型，后期精密加工量较少，其精度基本上完全要依靠成型模具的精度来保证。而本文中的复合材料零件的成型模具的精度已经通过检验样板的检验，因此可以把成型模具作为复材零件的检测依据。利用激光跟踪仪测量复合材料成型模具，使用测量结果建立测量数模。 

测量数模建立的过程为：首先使用激光跟踪仪在模具上测量点；然后通过大量的测量点形成测量点云；最后由大量的测量点云通过拟合计算生成型面。此型面由于与零件外形型面相贴合，所以可以作为零件的测量数模。 

2.测量坐标系的建立 

测量数模必需与测量的复合材料零件处在同一个坐标系内才可以进行测量，所以必须建立测量坐标系。建立的方法是在建立测量数模时，在成型模具周边设立固定的测量点，使用激光跟踪仪对这些测量点进行测量，并记录空间坐标测量值。此测量点就可以作为测量坐标系的基准点，任何对零件的测量都以这些测量点为原始基准。 

3.零件的测量 

将复合材料零件在模具上固定好位置后，拆除模具。然后使用激光跟踪仪测量基准点，通过测量基准点将零件与测量数模处于同一个坐标系内。坐标系统一后，开始对零件进行检测。使用反射器直接测量零件型面，测量软件自动将实测数据与测量数模理论数据进行比较，既可以测量出零件的几何位置，还可以综合评价整体位置在当前坐标系的状态。