專利名稱：可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
木發(fā)明涉及一種零件尺寸三維測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的 安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用比較廣泛、成熟的三維測(cè)量系統(tǒng)(以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為代表)中，大多 數(shù)都是以接觸式測(cè)頭、工業(yè)CCD或激光位移傳感器中的一種作為測(cè)量手段實(shí)現(xiàn)零件的測(cè)量。 由于測(cè)量零件的復(fù)雜性，這種單一的測(cè)量方式往往不能一次性完成對(duì)零件的測(cè)量，需要在幾 種測(cè)量設(shè)備之間移動(dòng)零件，導(dǎo)致測(cè)量過程復(fù)雜，人為因素對(duì)測(cè)量精度的影響較大。某些具有 二元復(fù)合測(cè)量功能的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，如接觸式和影像測(cè)量，其安裝方式采用將接觸式測(cè)頭安 裝在移動(dòng)Z軸上，而影像機(jī)則安裝在一個(gè)移動(dòng)副上，該移動(dòng)副安裝在橫梁上，并與Z軸平行， 該種結(jié)構(gòu)增加了靈活性，但為保證整體測(cè)量的精度，需要制造與移動(dòng)Z軸精度相當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌， 大大提高了制造的難度和成本。在國外，馬爾公司的MarVision MS、 OMS、 PMC系列的復(fù) 合三坐標(biāo)機(jī)采用將三種傳感器都安裝在Z軸端上的方式，該種結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器的尺寸、規(guī)格限 制比較嚴(yán)格(這種機(jī)器上的傳感器，多為廠商自行研制的專用規(guī)格傳感器，僅是傳感器部分 的價(jià)格就極其昂貴)， 一般針對(duì)的是外形較小的傳感器，通用性低，而且其工作方式采用三 個(gè)傳感器中的一個(gè)傳感器工作時(shí)，其余兩個(gè)傳感器待命，無法實(shí)現(xiàn)三種傳感器同時(shí)聯(lián)動(dòng)聯(lián)測(cè)， 即并非真正意義上的"復(fù)合"。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，其技術(shù)方案為它包括移 動(dòng)Z軸、接觸式測(cè)頭、工業(yè)CCD和激光位移傳感器；接觸式測(cè)頭設(shè)置在移動(dòng)Z軸的端部， 移動(dòng)Z軸上通過連接梁固定有支撐板，且支撐板所在平面與移動(dòng)Z軸移動(dòng)方向平行；工業(yè)CCD 固定在支撐板上，激光位移傳感器通過一維平移臺(tái)與支撐板連接。 一維平移臺(tái)固定在支撐板 上，激光位移傳感器可在一維平移臺(tái)上滑動(dòng)；激光位移傳感器的主軸線、激光位移傳感器在
一維平移臺(tái)上的滑動(dòng)方向、移動(dòng)z軸的移動(dòng)方向，三者平行。
工業(yè)CCD的主軸線與移動(dòng)Z軸的移動(dòng)方向平行。
工業(yè)CCD和激光位移傳感器設(shè)置在支撐板的同側(cè)。
支撐板、激光位移傳感器和工業(yè)CCD位于接觸式測(cè)頭的上方。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是提供了一種可真正意義上實(shí)現(xiàn)"復(fù)合"測(cè)量的多種傳感器安裝 結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性和通用性強(qiáng)，也極易對(duì)現(xiàn)有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行改造升級(jí)，極大的節(jié) 省了成本，該結(jié)構(gòu)既使三種測(cè)量方式都能夠利用Z軸的導(dǎo)向精度，保證測(cè)量的精確度，又不 會(huì)發(fā)生測(cè)量干涉。


圖1、木發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2、 一維平移臺(tái)與支撐板連接關(guān)系剖面圖3、支撐板、連接梁、移動(dòng)Z軸連接關(guān)系剖面圖4、 一維平移臺(tái)與支撐板連接關(guān)系俯視圖5，接觸式測(cè)頭被干涉區(qū)域示意圖中移動(dòng)Z軸1、連接梁2、激光位移傳感器3、接觸式測(cè)頭4、工業(yè)CCD5、 一維平 移臺(tái)6、支撐板7。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有如下顯著的特色
(1) 將三種測(cè)量手段集成在一起，為實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量提供了硬件上的支撐；
(2) 馬爾公司復(fù)合三坐標(biāo)機(jī)測(cè)頭，采用的是特殊的非接觸式傳感器，其將激光傳感器結(jié) 合到了影像中，相比其結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)通用性、靈活性更強(qiáng)，適合于不同形狀樣式的影像和激 光傳感器的安裝，使對(duì)傳感器的選型有更多的選擇。
(3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低，充分利用了Z軸的導(dǎo)向精度，不需要額外的高精度移動(dòng)副， 就能保證測(cè)量過程的精度；
(4) 適應(yīng)性強(qiáng)，測(cè)量范圍大(沿Z向)，增加的一維激光移動(dòng)臺(tái)方便了有限測(cè)量范圍的 激光傳感器的調(diào)整，為外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量提供了保證；
(5) 可以以較低的成本，靈活地對(duì)現(xiàn)有的高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)硬件改造升級(jí)，并配上自 主開發(fā)的測(cè)量軟件，成為復(fù)合式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
參見圖1至4，本發(fā)明的具體改進(jìn)在于在現(xiàn)有的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的移動(dòng)Z軸1上固定一 連接梁2，再在連接梁2外端固定一支撐板7，支撐板7上同側(cè)安裝有工業(yè)CCD5和一維平移 臺(tái)6， 一維平移臺(tái)6上設(shè)置有一激光位移傳感器3。
支撐板7所在平面與移動(dòng)Z軸1移動(dòng)方向平行；工業(yè)CCD5的主軸線與移動(dòng)Z軸1的移 動(dòng)方向平行；激光位移傳感器3可在一維平移臺(tái)6上滑動(dòng)；激光位移傳感器3的主軸線、激 光位移傳感器3在一維平移臺(tái)6上的滑動(dòng)方向、移動(dòng)Z軸1的移動(dòng)方向，三者平行；支撐板 7、激光位移傳感器3和工業(yè)CCD5位于接觸式測(cè)頭4的上方。
通用的工業(yè)CCD5和激光位移傳感器3的外形尺寸都比較大，而傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的移 動(dòng)Z軸1的大小是固定的，很難將大尺寸的傳感器全部集合在移動(dòng)Z軸1 (要將傳感器全部 集中在移動(dòng)Z軸1上，勢(shì)必要改變傳感器尺寸和/或移動(dòng)Z軸1尺寸，其成木也就與現(xiàn)有技術(shù) 中的高成本三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)無異)，因?yàn)橐苿?dòng)Z軸1具有很高的導(dǎo)向精度，為了不增加額外設(shè)計(jì) 高精度導(dǎo)軌的成本，又能保證影像和激光的移動(dòng)精度，于是將工業(yè)CCD5和激光位移傳感器 3通過一個(gè)連接梁2與移動(dòng)Z軸1相連，既利用了現(xiàn)有的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的移動(dòng)Z軸1的高精度保證，又大大節(jié)省了成本。
三種傳感器的相互位置關(guān)系呈瘦T字型，這種分布一方面具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，保證復(fù) 合測(cè)量數(shù)據(jù)處理過程中傳感器位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的正確性(由于工業(yè)CCD5的主軸線、激光位移 傳感器3的主軸線、激光位移傳感器3在一維平移臺(tái)6上的滑動(dòng)方向、移動(dòng)Z軸1的移動(dòng)方 向，四者平行，極大的簡(jiǎn)化了坐標(biāo)處理時(shí)的運(yùn)算量)；另一方面接觸式測(cè)頭4能夠在以測(cè)頭長 度為半徑的半球面的168個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，將工業(yè)CCD5和激光位移傳感器3盡量緊靠在一 起，以減少接觸式測(cè)頭4受干涉的空間(參見圖5)。
由于激光位移傳感器3的測(cè)量范圍有限，為了擴(kuò)展該結(jié)構(gòu)對(duì)各種復(fù)雜零件情況下的適應(yīng) 性，在CCD和激光傳感器支撐板上加裝了一個(gè)一維平移臺(tái)6，用于激光位移傳感器3在Z向 的移動(dòng)定位，以擴(kuò)大激光位移傳感器3的有效測(cè)量范圍； 一維平移臺(tái)6的另一個(gè)作用是進(jìn) 行測(cè)量時(shí)，可以使激光位移傳感器3與接觸式測(cè)頭4聯(lián)動(dòng)(一般工業(yè)CCD5不需要移動(dòng))，同 步測(cè)量零件尺寸。
為了避免在測(cè)量移動(dòng)過程中，由于測(cè)量對(duì)象高度的未知性，發(fā)生與其中某個(gè)傳感器的碰 撞，將工業(yè)CCD5和激光位移傳感器3安裝在同一水平面上(實(shí)際上，"同一水平面"的要求 只限于測(cè)量之初，隨著測(cè)量過程的進(jìn)行，可逐步獲知零件的外形、尺寸等信息，在保證無碰 撞危險(xiǎn)的情況下，激光位移傳感器3可通過一維平移臺(tái)6滑動(dòng)到"水平面"以下，甚至移動(dòng)至 接觸式測(cè)頭4的下方)，并處于接觸式測(cè)頭4的上方；當(dāng)更換較長的測(cè)針或加上加長桿(由于 測(cè)量的需要)時(shí)，軟件系統(tǒng)將提示操作人員調(diào)整(可人工調(diào)整，也可由系統(tǒng)軟件進(jìn)行自動(dòng)調(diào) 整)維平移臺(tái)6和激光位移傳感器3的位置，使激光位移傳感器3重新冋到測(cè)量范圍內(nèi)。
這種開放式結(jié)構(gòu)(無外殼)設(shè)計(jì)，對(duì)傳感器尺寸的適應(yīng)性做到了最大化，維修、安裝方 便，也極易對(duì)現(xiàn)有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行改造升級(jí)(三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)價(jià)格少則幾十萬，多則上百萬)， 極大的節(jié)省了成本，十分符合我國國情。
權(quán)利要求
1、一種可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括移動(dòng)Z軸(1)、接觸式測(cè)頭(4)、工業(yè)CCD(5)和激光位移傳感器(3)；接觸式測(cè)頭(4)設(shè)置在移動(dòng)Z軸(1)的端部，移動(dòng)Z軸(1)上通過連接梁(2)固定有支撐板(7)，且支撐板(7)所在平面與移動(dòng)Z軸(1)移動(dòng)方向平行；工業(yè)CCD(5)固定在支撐板(7)上，激光位移傳感器(3)通過一維平移臺(tái)(6)與支撐板(7)連接；一維平移臺(tái)(6)固定在支撐板(7)上，激光位移傳感器(3)可在一維平移臺(tái)(6)上滑動(dòng)；激光位移傳感器(3)的主軸線、激光位移傳感器(3)在一維平移臺(tái)(6)上的滑動(dòng)方向、移動(dòng)Z軸(1)的移動(dòng)方向，三者平行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于工業(yè) CCD (5)的主軸線與移動(dòng)Z軸(1)的移動(dòng)方向平行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于工業(yè) CCD (5)和激光位移傳感器(3)設(shè)置在支撐板(7)的同側(cè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于支撐 板(7)、激光位移傳感器(3)和工業(yè)CCD (5)位于接觸式測(cè)頭(4)的上方。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種可實(shí)現(xiàn)復(fù)合測(cè)量的多種傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，接觸式測(cè)頭設(shè)置在移動(dòng)Z軸的端部，移動(dòng)Z軸上通過連接梁固定有支撐板，且支撐板所在平面與移動(dòng)Z軸移動(dòng)方向平行；工業(yè)CCD固定在支撐板上，一維平移臺(tái)固定在支撐板上，激光位移傳感器可在一維平移臺(tái)上滑動(dòng)；激光位移傳感器的主軸線、激光位移傳感器在一維平移臺(tái)上的滑動(dòng)方向、移動(dòng)Z軸的移動(dòng)方向，三者平行。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是提供了一種可真正意義上實(shí)現(xiàn)“復(fù)合”測(cè)量的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造、成本低廉、應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)G01B21/00GK101614534SQ20091010438
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者麗 付, 劉學(xué)明, 盧嘉江, 平 張, 鈞 羅, 羅友鴻, 陳建端 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)