分体式校准靶标以及具有该靶标的校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种分体式校准靶标，在利用激光跟踪仪对激光扫描仪的空间距离示值误差进行校准时与靶镜相配合作为测量靶标使用，包括：靶座；靶镜承托组件，具有锥柄、设置在锥柄上的连接件以及设置在连接件上并用于通过磁性吸附与靶镜相连接的靶镜座；以及靶球组件，具有球侧锥柄、设置在球侧锥柄上的三维调节机构以及设置在三维调节结构上的靶球，其中，锥柄、球侧锥柄均为莫氏锥柄，该莫氏锥柄具有相同的尺寸以及公差，且锥尖向下设置，靶座上设置有莫氏锥套，该莫氏锥套的锥尖向下，开口向上，莫氏锥套与锥柄以及球侧锥柄相匹配。本实用新型专利技术还提供了具有上述分体式校准靶标的校准装置。

Separate calibration target and calibration device with the target

The utility model provides a split calibration target. When calibrating the spatial distance indication error of the laser scanner with a laser tracker, the target mirror is used as a measuring target, including a target base, a supporting component of the target mirror, a taper handle, a connecting part arranged on the taper handle and a connecting part arranged on the connecting part. The target lens base for connecting with the target mirror by magnetic adsorption and the target ball assembly have a spherical taper handle, a three-dimensional adjusting mechanism on the spherical taper handle and a target ball on the three-dimensional adjusting structure. The taper handle and the spherical taper handle are both Mohs taper handle, and the Mohs taper handle has the same size and tolerance. The cone tip is arranged downward, and the target seat is provided with a Mohs cone sleeve. The Mohs cone sleeve has a downward cone tip and an upward opening. The Mohs cone sleeve matches the cone handle and the spherical cone handle. The utility model also provides a calibration device with the above split calibration target.

【技术实现步骤摘要】
分体式校准靶标以及具有该靶标的校准装置
本技术涉及一种校准靶标，具体涉及一种分体式校准靶标以及具有该分体式校准靶标的校准装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，尤其是大飞机制造等重大项目，对数字化精确定位和装配、大型零部件精确三维测量、产品质量监控及逆向工程的需求越来越多，激光跟踪仪、激光雷达、激光三维扫描仪、iGPS等新型空间坐标测量仪器的应用愈加广泛。此类仪器的空间测距精度是大型零部件加工精度以及汽车、飞机、风机等大型设备装配精度的前提。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。地面三维激光扫描仪作为一种高效、精确和可靠的空间测绘技术在测绘、考古、建筑、林业等领域得到广泛应用。它的测量方式与激光跟踪仪类似，但因为采用非接触主动测量方式，可快速获取物体表面大量采样点的三维空间坐标，且在测量过程中无需使用目标靶镜。近年来，随着三维激光扫描技术的发展和精度要求的提高，其对校准、性能验证和测量可追溯性的需求也不断增加。激光扫描仪的校准主要分为径向重复性、靶标重复性、径向距离示值误差以及空间距离示值误差等几个项目。径向距离示值误差是指沿测量轴方向相对距离测得值与参考值之差。径向重复性指对同一个固定靶标的径向绝对距离测得值的重复性。空间距离示值误差值对空间不同距离和方位的靶标进行测量，相对距离的测量值与参考值之差。靶标重复性指靶标中心坐标(点位)测得值的重复性。其中，径向重复性和靶标重复性均只需要一个单独的靶标即可实现。径向距离示值误差的校准可以利用长导轨基线、激光干涉仪、配合滑动工作台上的一个靶标实现。空间距离示值误差的校准就相对来说比较复杂，需将多个靶标固定在刚性结构上，并采用更高精度等级的仪器对任意两个靶标间的中心距(球心距)进行标定，作为空间距离的参考值，因此，对固定在刚性结构上的靶标的中心距(球心距)进行标定，是建立激光扫描仪空间距离示值误差校准装置的重要环节。球形靶标由于其在各个方向上的对称性，被广泛用于各类三维激光扫描仪测量中，以便于实现激光扫描点云数据的转换、不同测站激光扫描仪测量坐标系的统一。激光扫描仪的球形靶标需具有漫反射特性，一般为亚光面，且球心无法直接测量，通常采用间接测量的方法获取球心坐标。最常用的方法是采用激光跟踪仪靶镜在球面靶标上运动，通过激光跟踪仪的测量数据，拟合出球心。但是利用激光跟踪仪测量拟合法，球中心误差受到球表面形状，测量点数目多少的影响，且费时费力。另外，为了实现激光跟踪仪和激光扫描仪的坐标统一，以便于用空间测距精度级别更高一个数量级的激光跟踪仪评价激光扫描仪的性能指标，如何让二者的靶标同心是关键点。美国国家标准与技术研究所(NIST)采用一体式靶标，将角锥镜置于铝制半球的中心，实现了全站仪和激光扫描仪的同时应用。但这种方法，一则半球的球度精度不会很高，二则国内现有的加工工艺，要保证角锥镜和半球球心具有较高的同心度很难。
技术实现思路
本技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种分体式校准靶标以及具有该分体式校准靶标的校准装置。本技术提供了一种分体式校准靶标，在利用激光跟踪仪对激光扫描仪的空间距离示值误差进行校准时与靶镜相配合作为测量靶标使用，具有这样的特征，包括：靶座；靶镜承托组件，具有锥柄、设置在锥柄上的连接件以及设置在连接件上并用于通过磁性吸附与靶镜相连接的靶镜座；以及靶球组件，具有球侧锥柄、设置在球侧锥柄上的三维调节机构以及设置在三维调节结构上的靶球，其中，锥柄、球侧锥柄均为莫氏锥柄，该莫氏锥柄具有相同的尺寸以及公差，且锥尖向下设置，靶座上设置有莫氏锥套，该莫氏锥套的锥尖向下，开口向上，莫氏锥套与锥柄以及球侧锥柄相匹配。在本技术提供的分体式校准靶标中，还可以具有这样的特征：其中，三维调节机构为连体三维平移台。在本技术提供的分体式校准靶标中，还可以具有这样的特征：其中，靶座上位于莫氏锥套的开口处的外侧面设置有外螺纹，分体式校准靶标还包括螺母，该螺母与外螺纹相匹配，用于向上旋转并顶起锥柄以及球侧锥柄。本技术还提供了一种校准装置，用于校准激光扫描仪的空间距离示值误差，具有这样的特征，包括：靶镜；第一分体式校准靶标，具有第一靶座、第一靶镜承托组件以及具有第一靶球的第一靶球组件；第二分体式校准靶标，具有第二靶座、第二靶镜承托组件以及具有第二靶球的第二靶球组件；长度提供件，用于承载第一分体式校准靶标以及第二分体式校准靶标；以及激光跟踪仪，用于发出激光并测量靶镜分别位于第一靶镜承托组件与第二靶镜承托组件时的坐标并得到两坐标之间的距离值作为标准距离值，第一靶球以及第二靶球作为激光扫描仪的测量靶标，供激光扫描仪扫描得到第一靶球和第二靶球之间的球心距离值，从而计算球心距离值与标准距离值的差值得到激光扫描仪的空间距离示值误差，其中，第一分体式校准靶标以及第二分体式校准靶标均为上述的分体式校准靶标。在本技术提供的校准装置中，还可以具有这样的特征：其中，靶球的外表面为亚光球面。本技术还提供了一种校准装置，其特征在于，包括：靶镜；至少三个分体式校准靶标，每个分体式校准靶标均具有靶座、靶镜承托组件以及具有靶球的靶球组件；长度提供件，用于承载分体式校准靶标；以及激光跟踪仪，用于测量靶镜位于任意一个靶镜承托组件时的中心坐标，根据任意两个中心坐标得到与该两个中心坐标相对应的任意两个靶镜承托组件之间的距离值作为标准距离值，从而根据该标准距离值与对应的两个靶球之间的球心距离值的差值得到激光扫描仪的空间距离示值误差，其中，分体式校准靶标上述中的分体式校准靶标。技术的作用与效果根据本技术所涉及的分体式校准靶标，因为锥柄与球侧锥柄是具有相同的尺寸以及公差的莫氏锥柄，且靶座上具有的莫氏锥套与该莫氏锥柄相匹配，所以，该分体式校准靶标的靶镜承托组件以及靶球组件能够通过莫氏锥柄准确落入靶座的莫氏锥套中，提供精确的定位，具有很高的重复性精度。根据本技术的校准装置，其中的靶镜作为激光跟踪仪的靶标，两个分体式校准靶标的靶镜承托组件提供靶镜的坐标位置，供激光跟踪仪测量得到标准距离值，两个靶球供激光扫描仪测量球心距离值，计算球心距离值与标准距离值的差值即可得到激光扫描仪的空间距离示值误差。附图说明图1是本技术的实施例中校准装置的结构示意图；图2是本技术的实施例中分体式校准靶标的结构示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图及实施例对本技术的分体式校准靶标及该具有该分体式校准靶标的校准装置以及利用该校准装置对激光扫描仪进行校正的校准方法作具体阐述。图1是本技术的实施例中校准装置的结构示意图。如图1所示，校准装置100用于测量激光扫描仪的空间距离示值误差，包括第一分体式校准靶标10、第二分体式校准靶标20、靶镜30、长度连接件40、激光跟踪仪(图中未显示)。第一分体式校准靶标10与第二分体式校准靶标20的结构相同，以第一分体式校准靶标10为例进行详细阐述。图2是本技术的实施例中分体式校准靶标的结构示意图。如图2所示，第一分体式校准靶标10在利用激光跟踪仪对激光扫描仪的空间距离示值误差进行校准时与靶镜30相配合作为测量靶标使用，包括第一靶座11、第一靶镜承托组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分体式校准靶标，在利用激光跟踪仪对激光扫描仪的空间距离示值误差进行校准时与靶镜相配合作为测量靶标使用，其特征在于，包括：靶座；靶镜承托组件，具有锥柄、设置在所述锥柄上的连接件以及设置在所述连接件上并用于通过磁性吸附与所述靶镜相连接的靶镜座；以及靶球组件，具有球侧锥柄、设置在所述球侧锥柄上的三维调节机构以及设置在所述三维调节结构上的靶球，其中，所述锥柄、所述球侧锥柄均为莫氏锥柄，该莫氏锥柄具有相同的尺寸以及公差，且锥尖向下设置，所述靶座上设置有莫氏锥套，该莫氏锥套的锥尖向下，开口向上，所述莫氏锥套与所述锥柄以及所述球侧锥柄相匹配。

【技术特征摘要】
1.一种分体式校准靶标，在利用激光跟踪仪对激光扫描仪的空间距离示值误差进行校准时与靶镜相配合作为测量靶标使用，其特征在于，包括：靶座；靶镜承托组件，具有锥柄、设置在所述锥柄上的连接件以及设置在所述连接件上并用于通过磁性吸附与所述靶镜相连接的靶镜座；以及靶球组件，具有球侧锥柄、设置在所述球侧锥柄上的三维调节机构以及设置在所述三维调节结构上的靶球，其中，所述锥柄、所述球侧锥柄均为莫氏锥柄，该莫氏锥柄具有相同的尺寸以及公差，且锥尖向下设置，所述靶座上设置有莫氏锥套，该莫氏锥套的锥尖向下，开口向上，所述莫氏锥套与所述锥柄以及所述球侧锥柄相匹配。2.根据权利要求1所述的分体式校准靶标，其特征在于：其中，所述三维调节机构为连体三维平移台。3.根据权利要求1所述的分体式校准靶标，其特征在于：其中，所述靶座上位于所述莫氏锥套的开口处的外侧面设置有外螺纹，所述分体式校准靶标还包括螺母，该螺母与所述外螺纹相匹配，用于向上旋转并顶起所述锥柄以及所述球侧锥柄。4.一种校准装置，用于校准激光扫描仪的空间距离示值误差，其特征在于，包括：靶镜；第一分体式校准靶标，具有第一靶座、第一靶镜承托组件以及具有第一靶球的第一靶球组件；第二分体式校准靶标，具有第二靶座、第二靶镜承托组件以及具有第二靶球的第二靶球组件；长度提供件，用于承载所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳芳，任瑜，马建敏，张波，傅云霞，雷李华，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：新型
国别省市：上海,31