Một yếu tố quan trọng trong các phép đo chính xác: Thời gian khởi động của thiết bị theo dõi laze
Trong hàng không vũ trụ, một trong những công cụ đo lường được sử dụng rộng rãi nhất là Máy đo quét 3D FARO Vantage Laser Trackers. Máy theo dõi laser là thiết bị rất chính xác bao gồm các thành phần phụ cực kỳ phức tạp như giao thoa kế và bộ mã hóa góc. Về cơ bản, chúng là những robot có khả năng theo dõi các mục tiêu phản xạ. Và, như với tất cả các robot, chúng có độ nhạy cụ thể. Một trong những điều quan trọng nhất trong số này là độ nhạy của chúng đối với các hiệu ứng nhiệt.
>>Dịch vụ cho thuê máy đo 3D Faro Laser Tracker tại Meso.
Thời gian khởi động là yếu tố nhiệt chính sau khi khởi tạo thiết bị theo dõi laze. Nó chỉ định khoảng thời gian cho đến khi nguồn laser đạt đến mức nhiệt độ ổn định sau khi bật.
Hình 1. Máy theo dõi laze và tọa độ hình cầu dưới dạng dữ liệu đo thô: Góc độ cao, góc phương vị và khoảng cách.
Dữ liệu đo thô từ máy theo dõi laze: Tọa độ cầu
Để xác định vị trí của một điểm trong không gian 3D, máy theo dõi laser đo ba tọa độ hình cầu: Góc độ cao, góc phương vị và khoảng cách. Độ cao và góc ngang được đo bằng bộ mã hóa góc đặt trong trục laze trong khi khoảng cách được đo bằng giao thoa kế laze (Hình 2). Các tọa độ hình cầu này (góc phương vị và khoảng cách) được chuyển đổi bằng thuật toán thành tọa độ Descartes không gian (xyz).
Chủ đề của văn bản này là độ lệch của góc độ cao trong thời gian khởi động và độ lệch kết quả trong các tọa độ được đo trong khoảng thời gian này.
Hình 2. Độ lệch trong các giá trị của thiết bị theo dõi laze đo được
Trôi trong quá trình khởi động máy theo dõi laze
Trong các thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã quan sát thấy rằng các đám mây đo được di chuyển theo hướng của góc độ cao ngay cả sau thời gian khởi động mười lăm phút được khuyến nghị (Hình 3). Và việc ổn định độ trôi này có thể mất tới hai giờ.
Hình 3. Độ lệch trục Z trong thời gian khởi động máy theo dõi laze
Hiệu chuẩn là vô ích trong quá trình khởi động
Như chúng ta có thể quan sát trong Hình 4, hiệu chuẩn gần như vô dụng trong giai đoạn này do tính không ổn định của hệ thống. Độ lệch góc độ cao gây ra độ lệch liên tục dọc theo trục z trong thời gian khởi động. Sai số tương ứng dọc theo trục z lên tới 300 micromet, không thể chấp nhận được theo tiêu chuẩn đo lường chính xác. Nhưng tại sao hành vi kỳ lạ này? Điều gì có thể là cơ chế cụ thể đằng sau điều này?
Hình 4. Các phép đo góc phương vị và khoảng cách tương đối ổn định sau 40 phút.
Chúng tôi cũng xin lưu ý rằng góc phương vị và khoảng cách tương đối ổn định hơn và chúng bị ảnh hưởng tích cực hơn bởi hiệu chuẩn do nhà sản xuất chỉ định (Hình 5). Tuy nhiên, điều này không làm sáng tỏ thêm về tìm kiếm của chúng tôi. Tại sao một lỗi thành phần góc lại lớn hơn nhiều so với lỗi kia trong thời gian khởi động?
Thiết kế bộ theo dõi laser có thể ảnh hưởng đến hành vi đo lường trong thời gian khởi động
Một chút công việc thám tử đã khiến chúng tôi nhận ra lý do: nguồn laser được đặt trực tiếp vào đầu góc nâng tạo ra một gradient nhiệt và gây ra sự lệch hướng . Đương nhiên, góc độ cao bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi hành vi cụ thể này trong thời gian khởi động.
Hãy để chúng tôi làm rõ rằng nghiên cứu này chỉ điều tra một loại thiết bị theo dõi laze cụ thể. Nhưng một số bài báo học thuật cũng xác nhận quan sát của chúng tôi: Có thể mất tới hai giờ để đạt được điều kiện ổn định cho máy theo dõi laze. Và sự thật thú vị là những bài báo này liên quan đến các loại thiết bị theo dõi laze khác nhau. [1,2]
Do đó, bài học của chúng tôi về vấn đề này sẽ là:
Mẹo khởi động cho các điều kiện đo lý tưởng:
- Đợi ít nhất 1,5 giờ để khởi động (Đây được coi là “thời gian chính thức”, nhưng sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ phòng và điều kiện nhiệt độ đầu laser. Trong trường hợp của chúng tôi là 2 giờ).
- Thời gian chờ này hợp lệ cho cả chế độ IFM và ADM.
- Thực hiện hiệu chỉnh âm lượng đầy đủ sau khi khởi động.
- Áp dụng hiệu chuẩn định kỳ ngay cả sau khi khởi động.
- Miễn là đầu laser chưa được làm nóng hoàn toàn, mọi hiệu chuẩn đều vô ích.
