基于球心拟合的激光跟踪仪隐藏点高精度测量方法与精度分析

针对粒子加速器在高辐射区域准直过程中隐藏点测量的难题,提出了一种晃动基准杆隐藏点测量方法。该方法通过手持隐藏点测量基准杆,绕过障碍物从多角度进行测量,进行三维球心拟合,得到三维坐标。针对传统球心拟合算法初值获取困难且需要多次迭代的问题,对Kasa圆拟合算法进行拓展,提出一种新的球拟合方法,该方法在保证精度的前提下,将计算时间减少到Gauss-Newton拟合法的18.85%,不仅无需初值,还具备计算速度快、成本低的优势,实现了隐藏点的快速测量。文中对隐藏点测量基准杆的设计进行了模拟分析,模拟实验表明,基准杆长度的改变对拟合结果影响极小,精度变化仅为0.42μm;在完整球面或半球覆盖的数据采集条件下,天顶角无论怎样改变拟合结果的均方根误差均在30μm以内,满足加速器准直精度要求。在粒子加速器中进行实测实验证明,拟合结果与SpatialAnalyzer(SA)软件处理结果精度相当,为加速器隐藏点测量提供了新的思路。

组合式超大尺寸测量技术在EAST装置中的应用

组合式测量技术是精密测试技术的研究发展方向之一,激光跟踪仪和柔性关节坐标测量臂都是便携式高精度三维测量系统,通过坐标转换等技术,把这两种仪器组合在一起,可实现对超大尺寸、隐藏点的高精度测量。根据EAST核聚变装置现阶段的实际情况,把这种组合式超大尺寸测量方法应用到EAST的装配定位测量过程中。利用该方法对装置进行初步实验测量,结果表明这种方法可以解决EAST核聚变装置装配过程中的复杂测量问题,能为解决如航天器、舰船、加速器等其它大型装置的精密测量问题提供借鉴。