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浅谈激光跟踪仪国内外现状及发展趋势

摘要：随着现代工业技术的迅速发展，精密工业与工程测量领域对测量精度、

测量范围、实时性、高效性提出了更高的要求。测量对象遍及机械制造、工业装

配、航空航天等行业，测量范围向大尺寸发展，如火箭、导弹弹体、汽车等大尺

寸测量；测量形式由静态测量变为实时在线的动态测量，测量系统也逐渐向智能

化、高速化发展，激光跟踪仪在现代工业中的地位越来越重要。

关键词：激光跟踪仪、国内外现状、发展趋势

1引言

激光跟踪仪（LaserTracker），即激光跟踪测量系统（LaserTrackerSystem），是工业测

量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它取代了大型固定式三坐标测量机、经纬仪、全站

仪等许多传统测量工具，在设备校准、部件检测、工装建造与调试、制造与装配集成和逆向

工程等应用领域体现出了突破性的效率。激光跟踪仪具有高精度、高效率、实时跟踪测量、

安装快捷、操作简便等特点。激光跟踪仪集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机

械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪

并实时测量目标的空间三维坐标。

激光跟踪仪的2应用

激光跟踪仪目前在汽车、航空航天和通用制造领域工装设置、检测和机床控制与校准中

得到普遍认可和广泛应用。其中航空制造主要在飞机型架的装配，工装夹具的装配及调整，

零部件的装配及调整，逆向工程，动态测试等方面；航天领域主要在大型结构件的测量及装

配，目标六维动态监测，机器人的校准，逆向工程；汽车制造主要在焊装夹具的标定，白车

身的检测，机械手的标定及调整；铁路行业主要在车架测量，整车车身的测量检测，发动机

机体的测量检测，铁轨平行度及平面度的检测；能源领域主要在风电整机组装及逆向工程，

风电轮毂分度测试及叶片检测，核电组装及部件检测，火电定子转子测量检测水电水轮机叶

片检测，太阳能电场追日系统测量定位；造船领域主要在尾轴孔轴的测量，大型工件的外形

测量，发动机缸体的测量检测；冶金重工主要在大型结构件测量检测，轴孔的测量，装配定

位；军工科研主要在天线的装配及外形检测，馈源系统的动态监测，大型结构件测量检测，

导弹测量及动态监测。

激光跟踪仪国外现状3

激光跟踪仪最早记载见于1987年美国国家标准局K.Lau和R.Hocken的一篇关于激光跟

踪仪用于机器人终端位置定标的文章中。K.Lau并因此成立了美国自动精密工程公司

（AutomaticPrecisionIndustry，API），研发和生产激光跟踪仪，并先后推出了Tracker系列

和Radian系列激光跟踪仪系统，在市场上有一定的占有率。

几乎在同一时间，国际著名的军事航天器生产公司BAE寻求合作伙伴，要求开发一套测

量系统，不仅要提高航天器零部件的拼接精度，而且要降低对测量者的要求以及劳动强度。

瑞士Leica公司与其合作，与1990年开发出世界上第一台激光跟踪仪SMART310，随后又推

出了SMART310第二代产品。1996年推出了LT500/LTD500，其中LTD500采用了Leica专利的

高精度绝对测距技术，解决了干涉法测距中目标镜出现断光情况时，需要重回鸟巢进行绝对

位置标定的缺点，并且在测量速度和使用方便性方面都有很大提高。此后Leica推出了AT901

系列，以及必威体育精装版的AT402、AT930、AT960等，凭借着Leica在光学仪器上的积累，Leica在全

球激光跟踪仪市场占有率保持着第一。

此外，FARO公司也先后推出了X系列、LT+X系列、ION、VANTAGE产品，具有精度高、

结构坚固、适用于恶劣条件下的测量等特点，其独特的XtremeADM超级绝对测量技术的精

度比原来的ADM绝对测量技术提高了两倍。SelfComp自校准技术使仪器可以快速完成高精

度校准。

激光跟踪仪国内现状4

国内在激光跟踪仪方面的研究发展相对比较滞后，同时激光跟踪仪是建立在激光干涉仪

的基础上，国内在激光干涉仪方面的技术应用还未成熟，极大地限制了国内激光跟踪仪的发

展。国内激光跟踪仪的应用始于1996年，沈阳飞机工业有限公司首次引进Leica公司的

LTD500激光跟踪仪用于飞机的装配测量，此后激光跟踪设备在现代精密工业领域得到了广泛

应用，虽然对激光跟踪测量技术的研究起步较晚，但学术热情高涨。天津大学在1997年首

次实现了平面坐标的测量系统，在激光干涉仪