图9 MCE的工程师在使用API激光跟踪仪对飞机机身零部件进行检测， 在装配中被用来测量、校准和定位
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.4激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例 激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例
图10 MCE工程师August Katteneder使用API的T3激光跟踪仪进行工装 测量作业
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.3在飞机装配工装制造中的应用 在飞机装配工装制造中的应用 2.3.2飞机工装安装的流程 飞机工装安装的流程: 飞机工装安装的流程 工装安装时，流程见下图7
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.4在全机水平测量的应用 在全机水平测量的应用 全机水平测量的流程: 全机水平测量的流程 1） 建立坐标系 ） 建立坐标系: 2） 坐标点的测量 ） 坐标点的测量: 3） 测量数据处理 ） 测量数据处理:
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.3在飞机装配工装制造中的应用 在飞机装配工装制造中的应用 2.3.1飞机工装安装有以下特点 飞机工装安装有以下特点: 飞机工装安装有以下特点 （1）多台激光跟踪仪同时进行测量安装型架; （2） 型架尺寸大，结构复杂，定位件多，安装周期长， 且安装好后都要按规定进行定检; （3） 型架上需安装的各定位件上都有OTP点，OTP点的 标识及坐标值由设计者在工装图纸上列出。
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.2激光跟踪仪系统的组成 激光跟踪仪系统的组成 2) 控制器: 包含电源、编码器和干涉仪用计数器、电动机放 大器、跟踪处理器和网卡跟踪处理器将跟踪器内的信号转化 成角度和距离观测值，通过局域网卡将数据传送到应用计算 机上，同理从计算机中发出的指令也可以通过跟踪处理器进 行转换再传送给跟踪器，完成测量操作。 (3) 电缆：传感器电缆和电动机电缆分别用来完成传感器和 电动机与控制器之间的连接。LAN电缆则用于跟踪处理器和 应用计算机之间的连接。 (4) 应用计算机：加载了工业用的专业配套软件，用来发出 测量指令和接收测量数据。
激光跟踪仪系统 航空应用
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.1激光跟踪仪系统的概念 激光跟踪仪系统的概念 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系 统中一种高精度的大尺寸测量仪 器。 SMART310是Leica公司在1990年 生产的第一台激光跟踪仪，1993 年Leica公司 又推出了SMART310 的第二代产品，其后，Leica公 司还推出了LT/LTD系列的激光跟 踪仪，以满足不同的工业生产需 要。
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.4激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例 激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例
图8 奥地利MCE科技设备制造公司的装配车间，工程师正在装配空中客车的内外部连接组件
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.4激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例 激光跟踪仪在航空制造领域的应用事例
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.3激光跟踪仪系统的原理 激光跟踪仪系统的原理 1.3.2激光跟踪仪系统坐标测量的原理 激光跟踪仪系统坐标测量的原理 首先以跟踪头中心为原点，建立球 坐标系，如图6 所示。 设P（x，y，z）为被测空间点假设 点P到点O的距离为L，OP与Z轴的 夹角为β，OP在xy平面内的投影与 x轴的夹角为α，则点P（x，y，z） 的表达式为：
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.2激光跟踪仪系统航空领域应用发展 激光跟踪仪系统航空领域应用发展 航天航空制造业领域，飞行器具有外形尺寸及重量大、外 部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点。飞 行器的装配通常是在各部件分别安装后再进行总体装配， 在部装的某些环节和总装的整个过程中都需要进行严格的 检测。在飞行器装配过程中的测量误差可能会导致很严重 的后果，因此必须要确保航天航空领域测量的精确性。激 光跟踪测量系统的现场性和实时性以及它的高精度性都满 足了飞机行架的定位安装，飞机外形尺寸的检测，零部件 的检测，飞机的维修等工程项目的需要。 激光跟踪系统最早在我国的应用就是应用于航空制造领域， 1996年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激 光跟踪系统。
随着科技的飞速发展， 随着科技的飞速发展，激光跟踪仪发展将更加广泛
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1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.2激光跟踪仪系统的组成 激光跟踪仪系统的组成 系统的硬件主要组成部分包括：传感器头、控制器、电动机 和传感器电缆、带LAN电缆的应用计算机以及反射器。见图
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1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.2激光跟踪仪系统的组成 激光跟踪仪系统的组成 (1) 传感器头：读取角度和距离测量值。见图
x = L sin β ⋅ sin α y = L sin β ⋅ sin α z = L ⋅ cos β
2.激光跟踪仪系统航空领域的应用 激光跟踪仪系统航空领域的应用
2.1航空技术的发展 航空技术的发展 航空制造领域对于准确与精度有着极高的要求，即便是大 型的部件，也需要极其精确地测量、定位，这样才能保证 航空器的安全性。可以说，航空航天领域对于测量精度的 要求，代表了测量领域的最高科技和最高标准。随着航空 制造业的迅速发展，飞机装配工装制造技术也发生了很大 变革，由原来的模拟量传递协调工装制造发展到数字量传 递协调工装制造，激光跟踪仪的广泛应用充分说明了这一 点。
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.2激光跟踪仪系统的组成 激光跟踪仪系统的组成 (5) 反射器（靶标）：是激光跟踪测量系统的关键部件之一。 靶标有3种不同型号（见表一）
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.2激光跟踪仪系统的组成 激光跟踪仪系统的组成 (6) 气象站：记录空气压力和温度。这些数据需要用来在计 算激光反射时是必需的，并通过串行接口被传送给联机的计 算机应用程序。 7) 测量附件：包括三角支架、手推服务小车等。支架用来固 定激光跟踪仪，调整高度，保证各种测量模式的稳定性，且 三角支架底座带轮子，可方便地移动激光跟踪仪。手推服务 小车则可装载控制器等设备，运送方便快捷。
3.激光跟踪仪系统发展趋势 激光跟踪仪系统发展趋势
激光跟踪仪作为一种高科技、高精度的工具， 激光跟踪仪作为一种高科技、高精度的工具，已不仅仅在航 空中得以广泛应用，其发展趋势也逐步向着各个方面延伸： 空中得以广泛应用，其发展趋势也逐步向着各个方面延伸：
航空工业：飞机行架的定位安装，飞机外形尺寸的检测，零部件的检 航空工业：飞机行架的定位安装，飞机外形尺寸的检测， 飞机的维修。 测，飞机的维修。 航天工业：飞行器外形的检测，重要部件安装位置的检测，导轨的检 航天工业：飞行器外形的检测，重要部件安装位置的检测， 测。 汽车工业：汽车生产线的检测，白车身的检测，汽车工装检具的检测 汽车工业：汽车生产线的检测，白车身的检测， 与调整。 与调整。 造船工业：轮船外形尺寸的检测，重要部件安装位置的检测，逆向工 造船工业：轮船外形尺寸的检测，重要部件安装位置的检测， 程。 科学研究领域：粒子加速器的定期检测与调整，重要核心部件的安装， 科学研究领域：粒子加速器的定期检测与调整，重要核心部件的安装， 调整与检测。 调整与检测。 雷达工业：雷达表面形状的检测，雷达安装位置的检测。 雷达工业：雷达表面形状的检测，雷达安装位置的检测。 重型机械行业：重要的大型部件的尺寸检测，逆向工程的应用。 重型机械行业：重要的大型部件的尺寸检测，逆向工程的应用。
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.3激光跟踪仪系统的原理 激光跟踪仪系统的原理 1.3.1激光跟踪的原理 激光跟踪的原理 当跟踪系统处于平衡状态时，如图4 所示。
1.激光跟踪仪系统 激光跟踪仪系统
1.3激光跟踪仪系统的原理 激光跟踪仪系统的原理 1.3.1激光跟踪的原理 激光跟踪的原理 当目标反射镜运动一个位移量后，如图5 所示。