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随着现代精密工程与工业测量的发展,对点位坐标的测量精度提出了更高的要求,传统的测量仪器和测量方法在精度上已经很难满足要求。具有高精度测角和测距功能的激光跟踪仪很快被运用到点位坐标测量方面(测角精度为亚秒级,测距精度为微米级),并在精密工程和工业测量领域得到了广泛的运用。激光跟踪仪的标称精度是仪器厂家根据仪器加工特性以及在标准实验室环境和严格检测条件下测试后提供给用户的,只能表示其测量方面的性能。测量环境、仪器状态和操作人员的不同都会对激光跟踪仪实际测量精度产生影响,因此对激光跟踪仪的精度进行评定是非常必要的,设计精度评定方法,通过间接手段反映仪器的真实测量精度,并根据实验结果提出一些削弱误差的有效方法。本文首先介绍了激光跟踪仪的发展历史和现状,列举了几种市面上常用型号的激光跟踪仪。简单介绍了激光跟踪仪的基本构造,介绍了激光干涉测距IFM和激光绝对测距ADM的原理和区别。从硬件加工和测量过程两方面分析了测角和测距的误差来源,根据极坐标测量原理和误差传播定律推导了激光跟踪仪测量点位坐标中误差。在某计量院超长实验室利用激光干涉仪测量标准长度作为真值,设计如下实验对激光跟踪仪的测量精度进行评定:(1)通过激光跟踪仪单/双面重复测量不同高度的固定点,证明可以通过双面测量削弱部分轴系加工误差,从而减小测角误差。从不同入射角测量一标准长度,发现测距误差随着入射角的增大会呈增大的趋势,因此在测量中,尽量保证目标靶球和仪器保持正对关系,减少入射角带来的测距误差。(2)使激光跟踪仪角度转动很小,最大程度减少测角误差,利用一元线性回归模型对LeicaAT901-LR激光跟踪仪的测距精度进行评定,在距离小于20米范围内,测距精度为3μm+0.7μm/m,大于20米测距精度为17μm。18 4利用逻辑回归模型得到测距精度表达式为y(x)=18.4/1+4.867e-0.2018x。通过实验验证,逻辑回归模型得到的表达式可以更准确的表示在该测量条件下仪器的测距精度。利用测距误差已知,通过附有限制条件的间接平差模型评定测角精度,在10米内测角精度在1.5"～2.5"范围内,结果符合仪器的全量程测角精度15 μm+6μm/m。通过实验确定了长直形导轨直线度测量时仪器位置的最优选择为导轨的一端,进一步证明了测角误差是激光跟踪仪测量误差的主要来源。(3)通过在不同距离和测量频率下测量旋转球杆BallBar的旋转轨迹,证明了激光跟踪仪动态测量精度随着测量距离增大而降低,和测量频率不存在相关性。为了通过测量圆形断面的方法对圆柱形导轨直线度进行测量,利用最小二乘圆曲线拟合模型对断面采样点的精度、采样点数量和分布位置对拟合结果的影响进行分析,最后确定了圆形断面采样点数量在15～20个且分布在3/4的范围为最佳选择。