21 października 2021


Traker laserowy wraz z głowicą stanowią układ, od którego, jako całości, zależy efektywność śledzenia oraz – co ważniejsze – dokładność pomiaru. W niniejszym opracowaniu opiszemy działanie trakera laserowego i przedstawimy najważniejsze rodzaje głowic pomiarowych.


Ken Steffey

Sposób dokonywania pomiarów przez traker
Rozważając ogólną jakość pracy trakera, należy uwzględnić najważniejsze elementy pomiaru dokonywanego za jego pomocą. Trakery określają odległość od głowicy pomiarowej i kąt względem niej, w celu obliczenia współrzędnej w przestrzeni trójwymiarowej. Te dwie składowe noszą nazwę odpowiednio: pomiaru radialnego i poprzecznego.

Rys_glowice
Rys. 1  Retroreflektor mocowany sferycznie
 

Odległość radialną od głowicy można mierzyć za pomocą dwóch różnych technik. Starsza z nich to interferometr, a nowsza to układ do pomiaru odległości bezwzględnej (ADM). W układach interferometrycznych źródło czerwonego światła laserowego jest rozdzielane na składowe: referencyjną i pomiarową; wiązka referencyjna jest zatrzymywana wewnątrz trakera, natomiast wiązka pomiarowa, wysłana z trakera, odbija się od głowicy pomiarowej i powraca do trakera. Wiązka powrotna powinna być mocna i wolna od ewentualnych zniekształceń, mogących powstać na drodze do i od głowicy pomiarowej, tak aby zapewnić dokładny i wyraźny wzór interferencyjny. Takie same wymagania, w stosunku do głowicy pomiarowej, ma układ ADM: wiązka powrotna powinna charakteryzować się brakiem zniekształceń, dużym natężeniem oraz brakiem ech i fałszywych odbić, tak, aby umożliwić przekształcenie pomiaru przesunięć fazowych, sygnałów modulujących wiązkę świetlną, na odległość radialną.
Pomiarów poprzecznych dokonuje się przy użyciu przetworników położenia kątowego i detektora PSD, który przechwytuje światło lasera, odbite przez retroreflektor. Wiązka lasera opuszcza traker, dociera do retroreflektora, a następnie tą samą ścieżką powraca do trakera.
Geometrię wszystkich głowic przeznaczonych do trakerów projektuje się tak, aby powrotna wiązka lasera była równoległa do wiązki padającej, ale przesunięta względem niej. Energia odbitego światła zarejestrowanego przez detektor PSD informuje traker o przesunięciu względem położenia znamionowego. Wartość przesunięcia wykorzystywana jest do dwóch celów: kierowania wiązki lasera na środek retroreflektora oraz korygowania odczytów przetworników położenia kątowego o prędkość głowicy SMR. Konstrukcja detektora PSD wymaga, aby wiązka miała zaokrąglony, gaussowski kształt, tak aby środek energii odpowiadał środkowi głowicy pomiarowej. Jeśli głowica zniekształci wiązkę, może to wprowadzić detektor PSD w błąd i uniemożliwić przekazanie dokładnej wartości przesunięcia do systemu pomiarowego.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (68) maj 2013