API公司不仅是激光跟踪仪在全球范围内的最初发明人，而且不断推出许多新的扩展技术。传统的激光跟踪测量技术在汽车行业遇到的最大挑战是光线阻断的问题，而现在这一难题有了两套行之有效的解决方案，一是绝对测距技术（absolute distance measurement. 缩写ADM），一是智能测头技术（Itelliprobe）。

　　传统的激光跟踪仪因为采用激光干涉的原理测量靶球到跟踪头的距离，要求激光头和靶球之间的光线始终不能被阻断，在测量汽车工装夹具时这点往往是很难保证的。API的绝对测距（ADM）技术允许跟踪过程中断光，甚至可以直接把靶球放到目标位置，然后再将跟踪头指向靶球进行测量，这是一种基于红外光脉冲反射拍频计数的绝对测距技术，其10m内精度可以高达0.02mm。这项技术在在线检测汽车夹具重复定位精度方面效果非常好。通常我们把光学靶安装在活动的夹头上，每次夹头到达工作位置后，软件驱动跟踪头指向光学靶的理论位置，实际每次夹头所处的位置都将偏离理论位置，跟踪头将在理论位置周围以螺旋线轨迹运动搜索光学靶，锁定目标后再用绝对测距技术测出光学靶到跟踪头的距离，从而计算出此时夹头所处的实际位置。在软件的配合下激光跟踪仪可以在极短时间（通常只需几秒钟）就测量出多个夹头的重复定位精度，且精度远远高于基于数码相机的交汇照相测量技术。

　　另外，API的TrackerIIPlus还支持一种智能测头技术，智能测头是一种特殊的光学靶。底部装有长度可达几百毫米的测杆，光靶设置在测头的顶端。智能测头内部集成的传感器，可以感知智能测头相对于激光光线的姿态角变化。通过顶端光学靶的坐标值和姿态角计算出底部测杆尖端的坐标值，这样就可以用测杆尖端去测量激光照射不到的工件背面以及较深的孔和槽。智能测头的外形如图3所示。

图3 智能测头

激光跟踪仪像所有的三坐标测量设备一样，提供了丰富的建坐标方式，除了传统的三点建坐标、点线面建坐标、多点拟合坐标系等方式以外，还提供了一种独特的复杂拟合建坐标方式，这种建坐标方式允许使用工件上的任意曲面、平面、定位孔、定位点组合起来作为建坐标的基准，拟合计算出工件坐标系。

图4在工件数模上选择拟合坐标系基准

　　如图4所示，首先在导入的工件数学模型上选择适当的基准面上的表面点（对应工装上的定位面）和基准孔中心（对应工装上的定位销），然后依次测量工件上的这些基准元素位置，得到拟合计算的结果。如果定位基准属于过定位，通过分析结果数据，可以知道基准之间存在哪些冲突，然后再决定是否应该舍弃某些可能存在问题的基准（通过放弃某些拟合计算约束条件来实现），这种复杂拟合建坐标的功能使得激光跟踪仪可以代替各种机械工装检具来检测白车身和冲压件。具体方法是，首先固定好零件，选择工装检具检测时的定位元素（包括定位面和定位销）作为建坐标的参考基准，这样拟合得到的工件坐标系，就准确再现了机械检具检测时使用的工件坐标系，此时测量出的工件偏差和机械检具检测出的偏差数据一致，能准确反映工件的实际状态。这就是所谓的“电子工装”技术。白车身、焊装夹具、检具的检测需要遵循的原则就是，建坐标的基准和实际工件的安装定位基准或者工作基准保持一致，这样才能最大限度的减小测量坐标系带来的误差。采用这种基于数学模型的“电子工装”技术，在节省下制造机械工装的高额成本的同时也省去了对这些机械工装进行检测和维护的人力资源，可以大大提高生产效率。#p#分页标题#e#

　　图 5 拟合计算的调整和计算结果

　　此外，激光跟踪仪也可以用于汽车外形设计。由艺术家在木模上雕刻设计的新车型，需要精确的变成计算机中的数学模型，在以往，这需要一台造价不菲的高精度大型导轨式三坐标测量机，而现在一台TrackerIIPlus激光跟踪仪，配合其功能强大的测量软件就能完成这套复杂的逆向工程，激光跟踪仪形式多样的动态扫描工作方式，能够精确反求出空间自由曲线、曲面的数学模型，从而大大降低冲压模具的生产制造成本，同时，激光跟踪仪也可以用于这些冲压模具和工件的检测。

　　激光跟踪仪测量技术在我国的汽车生产在线检测领域还是方兴未艾，在汽车制造业中推广应用有着广阔的前景。

　　参考文献：

　　［1］《激光跟踪测量系统的原理及在车身在线检测中的应用》，李广云。《上海计量测试》，2002年04期。

　　［2］《激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用》，张春富、张军、唐文彦、卢红根。《工具技术》，2002年05期。

　　［3］《采用激光跟踪仪测量飞机外形》，韩清华、郑保、郭宏利、王鸿翔。《航空计测技术》，2004年01期。

　　［4］《使用激光跟踪仪确定数控机床空间位置关系》，刘晓东。《制造业自动化》，2004年08期。

　　（作者：美国自动精密工程公司 王玮）