仪器仪表学报

作者：滕明鑫，林嘉睿，吴腾飞，任永杰，邾继贵

单位：滕明鑫,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,林嘉睿,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,吴腾飞,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,任永杰,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,邾继贵,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,jiguizhu@tju.edu.cn,

关键词：旋转激光扫描系统;结构设计;测量模型;测角误差

基金：国家自然科学基金项目（52127810，52475567，52275539）、天津市科技计划项目（24ZXZSSS00300）资助

旋转激光扫描系统基于角度交会原理实现空间三维坐标测量，以其可多目标并行测量、量程可扩展的特点，在航空航天、高端船舶等大型装备制造领域得到了广泛的应用。由于现有仪器激光器安装空间受限制约了系统光源选择与优化，通过分析光路设计需求，设计了新型发射站主体光路结构，通过光纤传导将激光光路延长至发射站外部，利用镜组实现分光和生成扫描光面，配合转台以构建精密空间光场，避免了安装空间对激光器性能的限制，使得后续对光源进行优化设计时不再受到约束，在光信号层面有效减少系统性能受到的影响。由于新设计导光型发射站的结构特殊，结构误差会造成发射站运行过程中扫描激光面型瞬时变化，传统基于旋转光平面特征的参数模型不再适用，因此本文结合光路几何结构，通过对光轴偏心误差、光轴倾斜误差等误差进行分析，取消了传统模型将光平面初始空间方程作为内参的定义，重新定义了发射站内部参数，构建了适用于导光型发射站的多站组网定位模型和内外参标定模型。最后搭建了实验平台进行仿真和实验，结果表明：研究的测量模型有效且坐标测量精度优于0.7mm，能够满足大型装备制造需求，为新型旋转激光扫描系统的性能提升和后续优化打下了坚实基础。

来源：2025年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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