Die Technologie der präzisen Lage- und Orientierungsbestimmung im großformatigen Raum ist eine Schlüsseltechnologie zur Unterstützung der Automatisierung und hochpräzisen Montagefertigung von High-End-Ausrüstung wie Luftfahrt, Raumfahrt, Schiffbau und Radioteleskopen. Da herkömmliche Methoden weder Messgeschwindigkeit noch Messgenauigkeit gleichzeitig gewährleisten können, wurde ein Mehrziel-Lagebestimmungsverfahren mit paralleler Längen- und Winkelsensorik vorgeschlagen. Durch photoelektrisches Winkelabtasten wird die autonome Erkennung mehrerer Ziele im Raum realisiert und eine hochpräzise Winkelbeschränkung bereitgestellt, während ein hochdynamischer Strahlablenkungsmechanismus den absoluten Messstrahl führt und eine aktive, punktweise Abstandsmessung durchführt, wodurch eine parallele Längen- und Winkelmessung erreicht wird. Anschließend wurde ein integriertes kooperatives Ziel zur Lagebestimmung entwickelt und ein genaues Lagebestimmungsmodell mit gewichtetem Fusionieren von Länge und Winkel aufgebaut. Schließlich wurde eine schnelle und hochpräzise Kalibrierungsmethode für Systemparameter vorgeschlagen, die Messunsicherheit der Lagebestimmungsmethode detailliert analysiert und der Zusammenhang zwischen Position, Orientierung des kooperativen Ziels und der Messgenauigkeit untersucht. Experimente bestätigten die Machbarkeit und Messgenauigkeit der Methode. Die Ergebnisse zeigten, dass im Vergleich zu einem Lasertracker die Positions- und Orientierungsgenauigkeit jeweils besser als 0,131 mm und 0,041° ist, die Messwiederholbarkeit besser als 0,034 mm und 0,018° und die durchschnittliche Messzeit pro Ziel im Mehrzielprozess 0,9 s beträgt. Die Methode bietet sowohl eine hohe Effizienz als auch hohe Genauigkeit bei der Mehrziel-Lagebestimmung.

Lagebestimmung;Großmaßmessung;photoelektrisches Abtasten;absolute Distanzmessung;Mehrziel