專利名稱：平行多關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，更具體地說是涉及一種主要可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高精度測(cè) 量的平行多關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
背景技術(shù)：
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是近40余年來迅速發(fā)展起來的新型精密測(cè)量?jī)x器，用于各種零件形體幾 何參數(shù)測(cè)量，在現(xiàn)代制造業(yè)的質(zhì)量控制中具有重要地位與作用。目前正交三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的功 能愈來愈強(qiáng)、精度愈來愈高，但成本也相應(yīng)增大，價(jià)格昂貴。另外，其體積一般較為龐大， 不利于攜帶、搬遷，且對(duì)測(cè)量環(huán)境條件要求較苛刻，基本應(yīng)用于恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室、檢定室 等。由于其適用的靈活性受到限制，傳統(tǒng)正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)提出的快速、快 捷、在線的測(cè)量要求，因此很有必要發(fā)展?jié)M足上述測(cè)量要求的非正交坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。目前坐 標(biāo)測(cè)量技術(shù)超著三個(gè)方向發(fā)展高精度、大尺寸與可移動(dòng)性。傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)持續(xù)發(fā)展， 目前己具有很高的測(cè)量精度，但是不具有移動(dòng)性同時(shí)測(cè)量空間有限。激光跟蹤儀定位于大尺 寸測(cè)量，借助激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù)其測(cè)量范圍甚為可觀，相對(duì)其測(cè)量空間，其測(cè)量精度較高，但其 測(cè)量往往受制于"光沿直線傳播"的限制，僅適用于某些特定場(chǎng)合；同時(shí)，激光對(duì)工作環(huán)境 要求苛刻，這也限制了此類機(jī)器應(yīng)用于車間現(xiàn)場(chǎng)的在線檢測(cè)。近年來出現(xiàn)的六自由度柔性關(guān) 節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是非正交坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)，主要由實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的支承——軸承 以及角度測(cè)量基準(zhǔn)組件和連接相鄰回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的桿件組成。關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有很強(qiáng)的移動(dòng) 性能，但柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的不足之處是精度不能做到足夠高而達(dá)到正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的水平， 目前市場(chǎng)上常見產(chǎn)品的測(cè)量精度一般為10-50um，如果要求更高的精度則制造成本就會(huì)大量 增加。然而隨著工業(yè)的發(fā)展越來越多的場(chǎng)合需要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施高精度的坐標(biāo)測(cè)量，這對(duì)坐標(biāo)測(cè)量 設(shè)備提出了可移動(dòng)性和高精度的雙重要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種在精度上介于傳統(tǒng)C翻和柔 性關(guān)節(jié)臂式C隨之間、制造成本低、操作方便快捷、能運(yùn)用于車間在線測(cè)量的平行多關(guān)節(jié)三 維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采取如下技術(shù)方案
本發(fā)明平行多關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是-
在測(cè)量機(jī)的基座上設(shè)置第一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在所述第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的可旋轉(zhuǎn)部件上 具有水平旋轉(zhuǎn)角度在0 — 36Q度的第一個(gè)桿件；在第一桿件的另一端設(shè)置第二個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是以其與所述第一桿件相固定連接的構(gòu)件為固定件，在固定件上設(shè)置 可在水平面上相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二桿件，第二桿件的另一端設(shè)置平移關(guān)節(jié),所述平移關(guān)節(jié)為Z坐 標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，在Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置可Z向移動(dòng)用于探測(cè)被測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭。 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明中設(shè)置在機(jī)座上的第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可完成水平面上的0 — 360度的旋轉(zhuǎn)，配 合設(shè)置的第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及作為Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的平移關(guān)節(jié)可快捷地實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)的 測(cè)量，具有良好的可移動(dòng)性能；
2、 本發(fā)明在測(cè)頭移動(dòng)的方向上設(shè)置平移關(guān)節(jié)，使測(cè)頭附著于平移關(guān)節(jié)的可動(dòng)部件進(jìn)行 移動(dòng)，有效減小了測(cè)量過程中的阿貝臂，減小阿貝臂誤差，其測(cè)量精度接近傳統(tǒng)正交坐標(biāo)測(cè) 量機(jī)；
3、 本發(fā)明測(cè)量空間得到擴(kuò)展，在測(cè)量時(shí)測(cè)頭可以達(dá)到測(cè)量空間內(nèi)的任意點(diǎn)，沒有測(cè)量 死點(diǎn)。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、圖3為本發(fā)明測(cè)量范圍示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)1基座、2第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、3第一桿件、4第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、5第二桿 件、6平移關(guān)節(jié)、7測(cè)頭。
以下通過具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式
參見圖l，本實(shí)施例中是在測(cè)量機(jī)的基座1上設(shè)置第一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2，在第一水平 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2的可旋轉(zhuǎn)部件上具有水平旋轉(zhuǎn)角度在0—360度的第一個(gè)桿件3;在第一桿件的 另一端設(shè)置第二個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4，第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4是以其與第一桿件3相固定連接的 構(gòu)件為固定件，在固定件上設(shè)置可在水平面上相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二桿件5，第二桿件5的另一端 設(shè)置平移關(guān)節(jié)6，平移關(guān)節(jié)6為Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，在Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置可Z向移動(dòng)用于 探測(cè)被測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭7。
參見圖l、圖2，在實(shí)施測(cè)量的過程中，基座1固定放置在工作臺(tái)面上，為了提高測(cè)量 機(jī)的移動(dòng)性能，可以配套設(shè)置可移動(dòng)的工作臺(tái)作為附件。測(cè)量機(jī)的每個(gè)關(guān)節(jié)都可分為兩個(gè)部 件，即固定部件與可動(dòng)部件，對(duì)于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來說可動(dòng)部件與其固定部件間可發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 對(duì)于移動(dòng)關(guān)節(jié)來說其可動(dòng)部件與其固定部件之間可發(fā)生相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施中，需要在測(cè)量機(jī)的水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上設(shè)置角度編碼器，用來測(cè)量水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中可動(dòng)部件與固定部件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。角度編碼器可以選擇圓光柵編碼器，圓光柵 編碼器的柵線和讀數(shù)頭相對(duì)應(yīng)地安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的可動(dòng)部件與固定部件上。在平移關(guān)節(jié)6上 設(shè)置位移傳感器，用來測(cè)量平移關(guān)節(jié)6的兩部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。位移傳感器可以選擇測(cè)長(zhǎng) 光柵編碼器，測(cè)長(zhǎng)光柵編碼器的柵線和讀數(shù)頭相對(duì)應(yīng)地安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的可動(dòng)部件與固定部件上。
本實(shí)施例中第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4和平移關(guān)節(jié)6的共同設(shè)置符合幾 何量測(cè)量的阿貝原則，與其它己有技術(shù)方案相比，本實(shí)施例中的Z坐標(biāo)測(cè)量誤差為最小。同 時(shí)由于測(cè)量機(jī)的第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)能夠做水平面上360度的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間相對(duì)其 機(jī)械尺寸有很大的測(cè)量范圍，其理論測(cè)量范圍如圖2及圖3中圓環(huán)線I與圓環(huán)線II所確定 的范圍。
權(quán)利要求
1、平行多關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其特征是在測(cè)量機(jī)的基座(1)上設(shè)置第一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(2)，在所述第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(2)的可旋轉(zhuǎn)部件上具有水平旋轉(zhuǎn)角度在0—360度的第一個(gè)桿件(3)；在所述第一桿件的另一端設(shè)置第二個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(4)，所述第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(4)是以其與所述第一桿件(3)相固定連接的構(gòu)件為固定件，在所述固定件上設(shè)置可在水平面上相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二桿件(5)，所述第二桿件(5)的另一端設(shè)置平移關(guān)節(jié)(6)，所述平移關(guān)節(jié)(6)為Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，在所述Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置可Z向移動(dòng)用于探測(cè)被測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭(7)。
全文摘要
平行多關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其特征是在測(cè)量機(jī)的基座上設(shè)置第一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在第一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的可旋轉(zhuǎn)部件上具有水平旋轉(zhuǎn)角度在0-360度的第一個(gè)桿件；在第一桿件的另一端設(shè)置第二個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第二水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是以其與第一桿件相固定連接的構(gòu)件為固定件，在固定件上設(shè)置可在水平面上相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二桿件，第二桿件的另一端設(shè)置平移關(guān)節(jié)，平移關(guān)節(jié)為Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，在Z坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置可Z向移動(dòng)用于探測(cè)被測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭。本發(fā)明在精度上介于傳統(tǒng)CMM和柔性關(guān)節(jié)臂式CMM之間、制造成本低、操作方便快捷、能運(yùn)用于車間在線測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B5/008GK101419045SQ200810244708
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者洋 丁, 于連棟, 夏豪杰, 航 李, 程文濤, 毅 胡, 費(fèi)業(yè)泰 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)