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最大角速度：180º/s(π rad/s)
6
距离测量性能
•分辨率：0.5µm/m •采样速率：16,000/s •精度(MPE)：16µm+0.8µm/m
•最大径向加速度：30m/s 2，
最大径向速度：大于25m/s
7
API公司
• 美国自动精密工程公司（automated precision Inc.）。API公司在国际精密测量 领域享有很高的声誉。
12
13
绝对激光跟踪仪通过三种方式测 得物体的三维坐标
• 通过跟踪一个带镜面的小球，也就是大家 所熟知的反射球；
• 通过跟踪Leica T-Probe产品，一种手持式 可移动的无线通讯接触式传感器；
• 通过跟踪Leica T-Scan 产品，一种非接触 式的高速激光扫描仪。
• 用何种方法测量取决于客户所应用的领域。
8
测量范围及参数
• 水平转角： 640°（± 320°）
• 垂直转角： +80°～ -60°
• 测量距离（IFM&ADM）： > 60米
• 角度分辨率： ±0.07 "
• 加速度：
>2 g
• 最大跟踪速度：
>3 m/s
• 电子水平仪精度： ±2 "
9
三维空间测量精度
• 静态： 5ppm（5µ m/m）
• 动态： 10ppm（10µ m/m）
• 坐标重复性： 优于2.5ppm
• 分辨率：
1 µm
10
三维空间测量精度
• 静态： 10ppm（10µm/m）
• 分辨率：
1 µm
• 测量范围： 1.5-60米
11
Leica公司
Leica激光跟踪仪是一种高精密测量仪器， 只有经过Leica服务工程师培训并合格的人 员才能操作该机器。
激光跟踪仪
2015/8/24 于超慧
1
目录
1.介绍3个厂商的激光跟踪仪及比较 2.简要介绍激光跟踪仪的原理 3.激光跟踪仪如何测位姿特性
2
各生产厂商跟踪激光仪比较
1.Faro公司（法如） 2.API公司 3.Leica公司（徕卡）
3
Faro公司
4
测量范围及参数
•测量距离80米，适用于高精度靶球。
倾斜角±45，°俯仰角 ±45°，旋转角 360° •电池供电无线操作，提高了工作效率 •与其他类似仪器相比，它尺寸更小、重量更轻、使用更方
便
17
三家公司产品主要性能比较
角度分辨 力
长度分辨 力
Leabharlann Baidu
采样速度
重复精度 （ADM）
重复精度 （IFM）
价格
Faro API Leica
20µ m+ 5µ m/m
21
激光跟踪仪的原理
• 第一步：跟踪仪將一束激光发射到紧靠被 测量物体的反射靶标上。然后，激光从靶 标反射回来，并沿原路径重新进入处在原 位的跟踪仪。
• 第二步：当激光重新进入跟踪仪时，两个 角度编码器会测量俯仰角度和旋转角度， 同时利用高精度的绝对测距仪来确定反射 器的三维位置。
22
激光跟踪仪的原理
0.5µ m/m
16000点/s
16µ m+0.8 µ m/m
5ppm
200万左右
±0.07 "
1um/m
256点/秒 （可选
±25um
2000点/秒）
优于 2.5ppm
120万以上
微米级 3000 点/秒
10ppm量 100万到
级
400万之18 间
价格差异
• 激光跟踪仪的价格会因为配件的不同，以 及硬件、软件的不同，有较大的差异。
•测量距离60米，适用于标准的2.22cm及3.81cm靶球。 水平角度范围：360° 无旋转限位
•测量距离30米，适用于标准的1.27cm靶球 ， 垂直角度范围：130°(+77.9°~ -52.1°) 无旋转限位
5
角度测量性能
•角精度(MPE)：20µm+ 5µm/m •精密水平仪的精度：+/- 2rad/s •最大角加速度：860º/s²(15rad/s²)
19
激光跟踪仪的原理
• 激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头 （跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射 器（靶镜）及测量附件等组成。
20
激光跟踪仪的原理
• 激光跟踪仪的具体工作：测量两个角和一 个距离。
• http://www.faro.com/zh-cn/products/metrology/faro-lasertracker/downloads#Download
14
15
Leica T-Probe
• Leica T-Probe 是快速测量隐藏点以及难以 测量点的最佳解决方案。
• 它无线、无臂，仅需最少的设置时间就可 实现测量任务的完成。并具有测量精度高、 点触测速度快、功能键自定义的特点。
16
Leica T-Probe
•最大30米的无线测量范围 •与其他类似仪器相比，它的激光接受角度更大，
• 简单的说，激光跟踪测量系统的所要解决 的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中 运动的点，同时确定目标点的空间坐标。
23
位姿特性
• 位姿：机器人末端执行器在空间的状态， 用位姿来描述。
• 位姿：即位置和姿态。 • 位置：用指定的三维空间坐标X,Y, Z来表示。 • 姿态：用末端执行器对指定坐标系的三个
27
Thank you!
28
坐标轴的偏转角 ，， 来确定。
24
位姿特性
• 位姿精确度 • 位姿重复性
25
其他测位姿特性方法
• 多激光跟踪干涉仪法（位置）
26
其他测位姿特性方法
• 超声三边测量法 • 机器人在三维空间中的位置用三个固定的
超声话筒得到的距离可以得到，超声话筒 接收装在机器人上的声源发出的超声脉冲 串。 • 如果机器人有三个独立的声源，并且每个 话筒能检测到来自三个声源的脉冲串，就 能检测到机器人的姿态。
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距离测量性能
•分辨率：0.5µm/m •采样速率：16,000/s •精度(MPE)：16µm+0.8µm/m
•最大径向加速度：30m/s 2，
最大径向速度：大于25m/s
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API公司
• 美国自动精密工程公司（automated precision Inc.）。API公司在国际精密测量 领域享有很高的声誉。
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绝对激光跟踪仪通过三种方式测 得物体的三维坐标
• 通过跟踪一个带镜面的小球，也就是大家 所熟知的反射球；
• 通过跟踪Leica T-Probe产品，一种手持式 可移动的无线通讯接触式传感器；
• 通过跟踪Leica T-Scan 产品，一种非接触 式的高速激光扫描仪。
• 用何种方法测量取决于客户所应用的领域。
8
测量范围及参数
• 水平转角： 640°（± 320°）
• 垂直转角： +80°～ -60°
• 测量距离（IFM&ADM）： > 60米
• 角度分辨率： ±0.07 "
• 加速度：
>2 g
• 最大跟踪速度：
>3 m/s
• 电子水平仪精度： ±2 "
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三维空间测量精度
• 静态： 5ppm（5µ m/m）
• 动态： 10ppm（10µ m/m）
• 坐标重复性： 优于2.5ppm
• 分辨率：
1 µm
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三维空间测量精度
• 静态： 10ppm（10µm/m）
• 分辨率：
1 µm
• 测量范围： 1.5-60米
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Leica公司
Leica激光跟踪仪是一种高精密测量仪器， 只有经过Leica服务工程师培训并合格的人 员才能操作该机器。
激光跟踪仪
2015/8/24 于超慧
1
目录
1.介绍3个厂商的激光跟踪仪及比较 2.简要介绍激光跟踪仪的原理 3.激光跟踪仪如何测位姿特性
2
各生产厂商跟踪激光仪比较
1.Faro公司（法如） 2.API公司 3.Leica公司（徕卡）
3
Faro公司
4
测量范围及参数
•测量距离80米，适用于高精度靶球。
倾斜角±45，°俯仰角 ±45°，旋转角 360° •电池供电无线操作，提高了工作效率 •与其他类似仪器相比，它尺寸更小、重量更轻、使用更方
便
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三家公司产品主要性能比较
角度分辨 力
长度分辨 力
Leabharlann Baidu
采样速度
重复精度 （ADM）
重复精度 （IFM）
价格
Faro API Leica
20µ m+ 5µ m/m
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激光跟踪仪的原理
• 第一步：跟踪仪將一束激光发射到紧靠被 测量物体的反射靶标上。然后，激光从靶 标反射回来，并沿原路径重新进入处在原 位的跟踪仪。
• 第二步：当激光重新进入跟踪仪时，两个 角度编码器会测量俯仰角度和旋转角度， 同时利用高精度的绝对测距仪来确定反射 器的三维位置。
22
激光跟踪仪的原理
0.5µ m/m
16000点/s
16µ m+0.8 µ m/m
5ppm
200万左右
±0.07 "
1um/m
256点/秒 （可选
±25um
2000点/秒）
优于 2.5ppm
120万以上
微米级 3000 点/秒
10ppm量 100万到
级
400万之18 间
价格差异
• 激光跟踪仪的价格会因为配件的不同，以 及硬件、软件的不同，有较大的差异。
•测量距离60米，适用于标准的2.22cm及3.81cm靶球。 水平角度范围：360° 无旋转限位
•测量距离30米，适用于标准的1.27cm靶球 ， 垂直角度范围：130°(+77.9°~ -52.1°) 无旋转限位
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角度测量性能
•角精度(MPE)：20µm+ 5µm/m •精密水平仪的精度：+/- 2rad/s •最大角加速度：860º/s²(15rad/s²)
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激光跟踪仪的原理
• 激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头 （跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射 器（靶镜）及测量附件等组成。
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激光跟踪仪的原理
• 激光跟踪仪的具体工作：测量两个角和一 个距离。
• http://www.faro.com/zh-cn/products/metrology/faro-lasertracker/downloads#Download
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15
Leica T-Probe
• Leica T-Probe 是快速测量隐藏点以及难以 测量点的最佳解决方案。
• 它无线、无臂，仅需最少的设置时间就可 实现测量任务的完成。并具有测量精度高、 点触测速度快、功能键自定义的特点。
16
Leica T-Probe
•最大30米的无线测量范围 •与其他类似仪器相比，它的激光接受角度更大，
• 简单的说，激光跟踪测量系统的所要解决 的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中 运动的点，同时确定目标点的空间坐标。
23
位姿特性
• 位姿：机器人末端执行器在空间的状态， 用位姿来描述。
• 位姿：即位置和姿态。 • 位置：用指定的三维空间坐标X,Y, Z来表示。 • 姿态：用末端执行器对指定坐标系的三个
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坐标轴的偏转角 ，， 来确定。
24
位姿特性
• 位姿精确度 • 位姿重复性
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其他测位姿特性方法
• 多激光跟踪干涉仪法（位置）
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其他测位姿特性方法
• 超声三边测量法 • 机器人在三维空间中的位置用三个固定的
超声话筒得到的距离可以得到，超声话筒 接收装在机器人上的声源发出的超声脉冲 串。 • 如果机器人有三个独立的声源，并且每个 话筒能检测到来自三个声源的脉冲串，就 能检测到机器人的姿态。