成果与项目的背景及主要用途： 激光跟踪测量系统是近些年来迅速发展并得到广泛应用的高精度、便携式三 坐标测量机。这种测量系统的主要特点是测量范围大，通常为数十米甚至上百米。 在全量程内的测量精度可以保持在微米级。整个系统的典型重量为 20kg 左右， 非常便携。由于可以和多种形式的合作目标（也叫目标镜或目标测头）配合使用， 因此不仅能对点、线、面等简单的几何特征进行测量，而且能够对内部特征、隐 藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。 技术原理与工艺流程简介：跟踪系统结构图如上图所示，检测原理为： 1、反射镜 5 将激光束导向目标镜。 2、光敏器件 8 检测从目标镜返回的光束位置与理想位置的偏差。 3、控制系统根据偏差信号旋转反射镜 5，使光束始终入射目标镜中心。 4、根据干涉仪获得的长度量、转镜的角度信息计算目标镜的三维坐标。 控制系统架构如下图所示： 技术参数： 跟踪加速度：0.5g； 最大速度：3m/s； 范围：20m ； 回转轴系的角度测量范围为偏摆角±175°，俯仰角范围为 40°-160°； 应用领域：航空、航天、造船等领域的超大尺寸测量 合作方式及条件：具体面议 

成果与项目的背景及主要用途： 激光跟踪测量系统是近些年来迅速发展并得到广泛应用的高精度、便携式三坐标测量机。这种测量系统的主要特点是测量范围大，通常为数十米甚至上百米。在全量程内的测量精度可以保持在微米级。整个系统的典型重量为20kg左右，非常便携。由于可以和多种形式的合作目标（也叫目标镜或目标测头）配合使用，因此不仅能对点、线、面等简单的几何特征进行测量，而且能够对内部特征、隐藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。

随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。

项目成果/简介:随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。应用范围:该项目经过几年培育，截至2018年6月已生产多模式激光跟踪系统样机5台套，主要应用于中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室、同济大学机械工程综合实验中心等单位。 在自由空间激光通信、激光雷达、光纤光开关、激光指示器等领域中，可用于激光光束的转向及指向稳定调整。在空间观测、侦察监视、红外对抗、搜索营救、显微观察、干涉测量、机器视觉等领域中，可用于改变成像视轴，扩大搜索范围或成像视场。国内外对基于旋转双棱镜的激光跟踪理论研究集中在光束转向机制、光束扫描模式、棱镜回转控制等方面。 产学研合作开发，意向合作单位：从事光电精密仪器开发的经验，对于激光跟踪技术具有一定的技术积累，如ABB公司、Leica、西门子、新松机器人、沈阳机床厂、高校科研院所以及国防单位等。项目阶段:小试效益分析:本项目在多模式激光跟踪方面形成的研究成果处于国际先进水平，不仅能够解决工业生产中对大范围、高精度特征的测量需求，而且在多自由度特征信息提取以及智能化控制等领域应用前景广阔，在推动激光跟踪测量技术的产业化进程、提高工业自动化水平和人才培养等方面，具有巨大的经济效益和社会效益。

目前，国内外主要利用三坐标测量机和齿轮测量中心进行大齿轮的测量，这种仪器可测量的齿轮最大直径不超过 5m，且价格昂贵。本项目利用激光跟踪仪的大尺寸测量和三坐标测量机的高精度测量能力， 将两者结合起来，利用激光跟踪仪进行被测齿轮和三坐标测量平台定位，利用三坐标平台完成齿轮特征   线高精度测量，研制出可测量外径Ф3000 ~ 10000mm、最小模数 6mm、精度 6-7 级及以上，具备测量齿轮几何参数、齿廓、齿向（螺旋线）、接触线、齿厚及齿面拓扑误差等功能的特大型齿轮测量系统，填   补了直径达 10m 的大型齿轮测量空白。项目获国家发明专利 14 项，软件著作权 7 项，发表论文 20 篇。

       设备名称：激光跟踪对接自动焊集装箱自动焊接       设备简介：集装箱自动焊接该设备通过摆动式线性激光跟踪系统与多轴执行机构融合，实现多种长距离对接式焊缝的实时跟踪及焊接；该设备在集装箱及物流货柜箱生产行业的箱体顶板纵、横对接工序广范应用；系激光跟踪系统在识别对接焊缝结构的成功运用；机器人在焊接过程中，难免出现焊偏、咬边、气孔等焊接缺陷和撞枪、不能引弧等常见故障。出现焊偏可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题；出现咬边可能为焊接参数选择不当、焊枪角度或焊枪位置不对；出现气孔可能为气体差、工件的底漆太厚或者气不够干燥；发生撞枪，可能是由于工件组装发生偏差或焊枪的TCP不准确；出现电弧故障，不能引弧。可能是由于焊丝没有接触到工件或工艺参数太小。       设备参数：跟踪模式：激光跟踪；跟踪精度：0.05mm；扫描速度：800/sin；操控模式：人机界面；可接受定制化设计及生产。

工业机器人定位精度是机器人技术研究的关键问题，直接影响到机器人的作业精度和应用水平。本项目瞄准机器人动态误差测量中的关键问题，原创性的将级联棱镜多模式跟踪方法引入机器人动态测量中，结合单站双视场三维重建方案，不仅可以实现粗精顺序跟踪、时变跟踪和连续跟踪等动态测量要求，而且能够产生直线形和圆弧形等多种跟踪样式，同时满足大视场、高分辨率成像和大范围、高精度定向的动态多自由度测量要求。研究内容包括：建立级联棱镜粗精耦合跟踪和双视场成像联控的测量方案和数学模型；研究粗精跟踪和双视场成像的参数匹配、模式转换、测量信息提取与图像处理方法；根据测量要求，建立机器人动态误差测量的理论模型、误差模型和实验方案，并实现测量系统的精确标定；通过机器人动态误差的测量实验，为机器人误差测量提供科学依据，同时对测量精度进行评定。本项目提出的单站多模式跟踪测量方法具有独创性和可行性，旨在攻克激光多模式跟踪机器人误差测量系统中的关键问题，开展测量系统的原理样机实验和应用示范研究，有望为机器人动态误差测量提供全新的解决途径，具有重要的应用价值和市场前景。 近二三十年来，激光跟踪技术发展迅速，在机器人测量领域得到广泛应用。据ElectroniCastConsultants发布的市场研究报告，对光电跟踪行业的全球消费量进行了调查分析。2010年，光电跟踪设备的全球消费价值为5.95亿美元，预计未来五年该行业的消费价值将以9.83％的平均年增长率在成长，2016年将达到9.51亿美元，约合人民币58.96亿元。本项目提出的测量系统以其结构紧凑、准确性高、速度快、偏转角度大、动态性能好、环境适应性好等优点，是一种颇具潜力的测量新技术，可以广泛用机器人动态误差测量领域，具有广阔的市场前景。 根据“中国制造2025”规划，我国需要努力提升高端装备的自主创新研发能力，而测量技术是高端装备制造的重要保证。目前，我国高端光学测量设备主要依赖进口，不仅价格昂贵，而且国外对其关键技术严密封锁。国外每台激光跟踪仪的售价高达百万元，严重制约一些我国中小心型企业的购买。因此本项目研发的产品不仅在国内存在巨大的市场空间和发展潜力，而可以推动先进装备制造的产业化进程，对促进我国自主创新具有重要的战略意义。项目研发中的创新技术处于国际先进水平，将极大提升机器人作业的技术含量。合作单位江阴纳尔捷机器人技术有限公司是专业从事机器人技术研发的高新技术企业，是机器人产业联盟第一届理事单位，具有雄厚的科研和技术开发实力。该项目在研究实验阶段，就可以将成果应用到现有产品的开发中；项目完成后除了该公司以外，研究成果还可以应用到其他自动化机器人装备企业的产品开发中。尤其通过产学研结合，将会极大的提升产品的科技含量并缩短产品开发周期，提前实现批量化市场销售，有望为企业带来良好的经济效益。

本发明提供了一种基于圆形扫描激光的轨线自动跟踪方法，首先将圆形扫描激光投射到待测物体表面上，且圆形扫描激光与待跟踪轨线有两个或两个以上的交点，其中一个交点与待跟踪轨线的起点重合；将待跟踪轨线的起点标记为 P0，将圆形扫描激光与待跟踪轨线的最后一个交点标记为 P1；之后，令 i＝2；将圆形扫描激光的圆心沿着直线 Pi-2Pi-1 的方向移动距离 si，将圆形扫描激光与待跟踪轨线的最后一个交点标记为 Pi，其中 si 为线段 P0P1 长度的 1/Ni，Ni∈[2，50]；i 逐一递增，实现自动跟踪。本

一种用于水下焊缝跟踪的抗干扰激光传感装置，它包括密封盒、摄像 头、滤光片、挡光板、钢化玻璃、激光器、驱浊管，其特征是在密封盒内 连接摄像头、滤光片和激光器，密封盒贴近焊枪的一侧连接挡光板，另侧 连接驱浊管，底下连接钢化玻璃。 本技术的优点： （1）通过可调节的挡光板来减少弧光干扰； （2）通过驱浊管将焊件上的泥沙冲走，使局部保持清水状态，既提 高了激光的透光率，又减少了泥沙对弧光的反射，从而增强了信号，