【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计量测试领域，尤其涉及一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置及校准方法。
技术介绍
1、近年来，以激光跟踪仪为代表的大尺寸坐标类测量仪器常应用于部件调姿、对接等动态测量场景。因此，大尺寸坐标类测量仪器的动态测量性能，特别是瞬时误差必须进行校准。目前，仅《jjf 1242—2021激光跟踪三维坐标测量系统校准规范》中涉及动态参数校准，推荐采用标准圆轨迹发生器作为标准设备，激光跟踪仪追踪测量随标准圆轨迹发生器运动的球面反射靶标，取一周的测量点集拟合圆周并计算直径以测试动态示值误差及动态示值变动量。
2、但是，《jjf 1242—2021激光跟踪三维坐标测量系统校准规范》中未标明标准圆轨迹发生器的时间参数的计量要求，且在动态示值误差及动态示值变动量的计算中圆周拟合忽略时间信息，动态校准在时间层面的溯源链缺失。因此，基于标准圆轨迹发生器的动态校准方法不适用于激光跟踪仪等大尺寸坐标类测量仪器的瞬时误差等时变参数的溯源。
技术实现思路
1、为弥补基于标准圆轨迹发生器的动态校准方法不适用于激光跟踪仪等大尺寸坐标类测量仪器的瞬时误差等时变参数溯源的问题，本专利技术提供一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置及校准方法，采用激光干涉仪作为长度标准器，采用同步触发器作为时间标准器，在同一时刻触发激光干涉仪及被校仪器追踪测量沿直线运动的反射镜及测量目标，计算被校仪器的瞬时长度示值误差，完善动态校准在长度和时间上的溯源链。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基
3、直线运动导轨包括固定工作台以及在驱动机构的驱动下沿一直线方向滑动的移动工作台；移动工作台上承载有被校仪器的测量目标以及激光干涉仪的反射镜；固定工作台上固定有激光干涉仪的干涉镜；
4、同步触发器，其具有多个输出同步脉冲信号的输出端口，分别与激光干涉仪以及被校仪器连接；
5、反射镜、干涉镜以及激光干涉仪构成干涉测量光路，激光干涉仪响应于同步触发器的同步脉冲信号测量移动工作台的位移量；被校仪器响应于同步脉冲信号测量测量目标的位置信息；
6、上位机被配置为接收激光干涉仪测量的移动工作台的位移量以及被校仪器测量的测量目标的位置信息。
7、本专利技术的进一步改进在于：直线运动导轨包括大理石基底，移动工作台通过金属直线导轨滑动设置在大理石基底上；驱动机构为直线电机，与上位机连接；在大理石基底以及移动工作台之间设置有光栅尺；直线电机构与光栅尺构成闭环控制，以驱动移动工作台按设定速度及加速度沿导轨运动。
8、本专利技术的进一步改进在于：直线运动导轨包括大理石导轨，移动工作台为滑动设置在大理石导轨上的气浮工作台；驱动机构为伺服电机驱动的摩擦轮。
9、本专利技术的进一步改进在于：反射镜、干涉镜以及激光干涉仪的三者共线，且经过三者中心的直线与移动工作台的运动方向平行。
10、本专利技术的进一步改进在于：同步触发器包括gnss天线、gnss驯服时钟、微处理器、信号分配器；
11、gnss天线接收来自gnss星载原子钟的标准时间信号；
12、gnss驯服时钟作为同步触发器的时钟源，利用标准时间信号驯服自身内部恒温晶振，为同步触发器提供时钟信号；
13、微处理器对时钟信号进行分频，产生预定频率的脉冲信号；
14、信号分配器将脉冲信号复制成多路同步脉冲信号，分别通过各输出端口发送到激光干涉仪以及被校仪器。
15、本专利技术的进一步改进在于：微处理器通过串行通信模块与上位机通信连接；同步触发器还包括电源模块，为同步触发器中的各有源器件供电。
16、本专利技术的进一步改进在于：被校仪器包括激光跟踪仪；测量目标包括球面反射靶标。
17、本专利技术的进一步改进在于：上位机中部署有动态校准软件，上位机通过动态校准软件被配置为通过移动工作台的位移量以及被校仪器测量的测量目标的位置信息计算瞬时点到点长度示值误差。
18、本专利技术还提供一种基于激光干涉及同步触发的动态校准方法，采用上述的基于激光干涉及同步触发的动态校准装置进行实施，该动态校准方法包括以下步骤：
19、步骤一、检查基于激光干涉及同步触发的动态校准装置的连接并开启、预热，等待同步触发器的gnss驯服时钟完成驯服锁定；
20、步骤二、将同步触发器的输出端口与被校仪器的触发信号输入端口相连，被校仪器开启、预热，并与上位机的动态校准软件建立通信连接；
21、步骤三、被校仪器移至测试位置，保证在移动工作台沿直线运动导轨运动的全过程中，被校仪器均与移动工作台上的测量目标保持通视；
22、步骤四、移动工作台移至起始位置并静止，激光干涉仪置零，被校仪器采用静态测量模式测量移动工作台上的测量目标的坐标，记作p0＝(x0,y0,z0)；
23、步骤五、激光干涉仪和被校仪器均设置为外触发测量模式并启动测量，启动同步触发器按照指定频率f发送一组同步脉冲信号；
24、步骤六、启动直线运动导轨，移动工作台按照预定速度v由起始位置向终止位置运动；
25、步骤七、移动工作台运动至终止位置处静止，同步触发器停止发生同步脉冲信号，激光干涉仪及被校仪器停止测量；
26、步骤八、计算瞬时点到点长度示值误差：同步触发器发送第i个同步脉冲信号的时刻记作ti，同步触发器发送的同步脉冲信号的总数为n；激光干涉仪被该同步脉冲信号触发并测量移动工作台上反射镜的位移，记作l0(ti)，被校仪器被该同步脉冲信号触发并测量移动工作台上测量目标的坐标，记作p(ti)＝(xi,yi,zi)，则瞬时点到点长度示值误差δ(ti)表示为：
27、
28、步骤九、以max{|δ(ti)|}，i＝1,2,...,n，作为上述预定速度v时，激光跟踪仪的瞬时点到点长度示值误差。
29、本专利技术的进一步改进在于：所述被校仪器包括激光跟踪仪；所述测量目标包括球面反射靶标。
30、本专利技术提供的方案具有以下技术效果：基于激光干涉及同步触发的动态校准装置采用激光干涉仪作为长度标准器，采用同步触发器作为时间标准器，通过同步触发标准器与被校仪器测量，完善动态校准在长度和时间上的溯源链，弥补基于标准圆轨迹发生器的动态校准方法不适用于激光跟踪仪等大尺寸坐标类测量仪器的瞬时误差等时变参数溯源的问题。
31、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于包括：直线运动导轨(1)、激光干涉仪(2)、同步触发器(3)以及上位机(4)；
2.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：直线运动导轨(1)包括大理石基底，所述移动工作台(101)通过金属直线导轨滑动设置在大理石基底上；所述驱动机构为直线电机，与所述上位机连接；在大理石基底以及所述移动工作台(101)之间设置有光栅尺；所述直线电机构与所述光栅尺构成闭环控制，驱动移动工作台(101)按设定速度及加速度沿导轨运动。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：直线运动导轨(1)包括大理石导轨，所述移动工作台(101)为滑动设置在所述大理石导轨上的气浮工作台；所述驱动机构为伺服电机驱动的摩擦轮。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：所述反射镜(201)、干涉镜以及所述激光干涉仪(2)的三者共线，且经过三者中心的直线与所述移动工作台(101)的运动方向平行。
5.根据权利要求
6.根据权利要求5所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：所述微处理器通过串行通信模块与上位机通信连接；所述同步触发器还包括电源模块，为所述同步触发器中的各有源器件供电。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：所述被校仪器包括激光跟踪仪(5)；所述测量目标包括球面反射靶标(501)。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：所述上位机中部署有动态校准软件，所述上位机通过动态校准软件被配置为通过移动工作台(101)的位移量以及所述被校仪器测量的所述测量目标的位置信息计算瞬时点到点长度示值误差。
9.一种基于激光干涉及同步触发的动态校准方法，采用权利要求1至8中任一所述的基于激光干涉及同步触发的动态校准装置进行实施，该动态校准方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准方法，其特征在于：所述被校仪器包括激光跟踪仪(5)；所述测量目标包括球面反射靶标(501)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于包括：直线运动导轨(1)、激光干涉仪(2)、同步触发器(3)以及上位机(4)；
2.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：直线运动导轨(1)包括大理石基底，所述移动工作台(101)通过金属直线导轨滑动设置在大理石基底上；所述驱动机构为直线电机，与所述上位机连接；在大理石基底以及所述移动工作台(101)之间设置有光栅尺；所述直线电机构与所述光栅尺构成闭环控制，驱动移动工作台(101)按设定速度及加速度沿导轨运动。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：直线运动导轨(1)包括大理石导轨，所述移动工作台(101)为滑动设置在所述大理石导轨上的气浮工作台；所述驱动机构为伺服电机驱动的摩擦轮。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征在于：所述反射镜(201)、干涉镜以及所述激光干涉仪(2)的三者共线，且经过三者中心的直线与所述移动工作台(101)的运动方向平行。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉及同步触发的动态校准装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：任瑜，张丰，胡晓磊，郭志敏，傅云霞，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院中国上海测试中心，华东国家计量测试中心，上海市计量器具强制检定中心，
类型：发明
国别省市：
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