專利名稱：雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維坐標(biāo)測量設(shè)備，更具體地說是涉及一種主要可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場高
精度測量的雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
三雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機是近40余年來迅速發(fā)展起來的新型精密測量儀器，用于各 種零件形體幾何參數(shù)測量，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 雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機的功能愈來愈強、精度愈來愈高，但成本也相應(yīng)增大，價格昂貴，體積龐 大不利于攜帶和搬遷，對測量環(huán)境條件要求較苛刻，基本應(yīng)用于恒溫恒濕的實驗室、檢定室 等。傳統(tǒng)正交雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機很難實現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)提出的快速、快捷、在線的測量要求，因 此很有必要發(fā)展?jié)M足上述測量要求的非正交坐標(biāo)測量系統(tǒng)。 目前坐標(biāo)測量技術(shù)超著三個方向發(fā)展高精度、大尺寸與可移動性。傳統(tǒng)的坐標(biāo) 測量技術(shù)持續(xù)發(fā)展，目前已具有很高的測量精度，但是不具有移動性同時測量空間有限。激 光跟蹤儀定位于大尺寸測量，借助激光測長技術(shù)其測量范圍甚為可觀，相對其測量空間，其 測量精度較高，但其測量往往受制于"光沿直線傳播"的限制，僅適用于某些特定場合；同 時，激光對工作環(huán)境要求苛刻，這也限制了此類機器應(yīng)用于車間現(xiàn)場的在線檢測。近年來 出現(xiàn)的六自由度柔性關(guān)節(jié)臂式雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機是非正交坐標(biāo)測量系統(tǒng)的研究熱點，主要 由實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的支承——軸承以及角度測量基準(zhǔn)組件和連接相鄰回轉(zhuǎn)運動的桿件組成。 關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機具有很強的移動性能，但關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的不足之處是精度不能 做到足夠高而達到正交雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機的水平，目前市場上常見產(chǎn)品的測量精度一般為 10-70um，如果要求更高的精度則制造成本就會大量增加。然而隨著工業(yè)的發(fā)展越來越多的 場合需要現(xiàn)場實施高精度的坐標(biāo)測量，這對坐標(biāo)測量設(shè)備提出了可移動性和高精度的雙重 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正交式 坐標(biāo)測量機和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機之間、制造成本低、操作方便快捷、能運用于車間在線測 量的雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)。 本發(fā)明解決技術(shù)問題采取如下技術(shù)方案
本發(fā)明雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是
本發(fā)明雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是 設(shè)置一可移動的工作臺；測量機通過基座固定設(shè)置在可移動的工作臺上； 在基座上固定第一立柱，在所述第一立柱上設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)，并呈Z向平行設(shè)置導(dǎo)
向裝置和直線測量傳感器；在所述第一立柱的頂端固定設(shè)置為驅(qū)動機構(gòu)提供驅(qū)動力的驅(qū)動
電機；在所述第一立柱上設(shè)置可在驅(qū)動力作用下沿導(dǎo)向裝置上下移動的滑架； 第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位于滑架上，所述第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是安裝有第一角度測量傳感器的絞鏈；所述第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)軸線為Z向； 第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位于從第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上水平向處延伸的第一桿件的桿端，所述第二 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為安裝有第二角度測量傳感器的絞鏈；所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)軸線為Z向；
從所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，向外延伸有第二桿件，所述第二桿件在平行于Z向上設(shè) 置有測力傳感器及測頭。 本發(fā)明雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點也在于在所述工作臺的底部、呈等邊三 角形布置有三只滾輪，所述三只滾輪是通過萬向結(jié)與工作臺連接，對應(yīng)于各滾輪，分別設(shè)置 有可伸縮的鎖定底腳；伸出狀態(tài)下的各鎖定底腳使各滾輪脫離地面，由鎖定底腳支撐工作
臺o 本發(fā)明有兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第一桿件和第二桿件可以分別繞第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和第二旋
轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸線轉(zhuǎn)動，最終帶動測頭在平面內(nèi)運動，再通過兩個圓光柵角度編碼器獲得兩關(guān)
節(jié)轉(zhuǎn)動的角度，通過計算即可得到測頭在平面內(nèi)的坐標(biāo)，并結(jié)合直線測量傳感器給出的Z
向坐標(biāo)得到測頭在空間中的三維坐標(biāo)。 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 1、本發(fā)明采用兩個角度測量傳感器與一個直線測量傳感器獲得坐標(biāo)信息，比關(guān)節(jié)
臂式坐標(biāo)測量機少用至少三個傳感器，其誤差影響因素少，易于提高精度。 2、本發(fā)明采用兩個角度測量傳感器與一個直線測量傳感器獲得坐標(biāo)信息，比關(guān)節(jié)
臂式坐標(biāo)測量機少用至少三個傳感器，減少了傳感器誤差的影響。 3、本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)采用兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與一個沿Z向的帶有驅(qū)動力的直線導(dǎo)向 機構(gòu)，與關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機相比少了至少四個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，增加了一個直線導(dǎo)向機構(gòu)，減少 了機構(gòu)誤差。 4、本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)采用兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與一個沿Z向的帶有驅(qū)動力的直線導(dǎo)向 機構(gòu)，與正交式坐標(biāo)測量機相比，沒有復(fù)雜的驅(qū)動控制單元，結(jié)構(gòu)靈活，適合在工廠和現(xiàn)場 5、本發(fā)明具有一個可移動平臺，機動性能好，更適于工廠和現(xiàn)場測量。 6、本發(fā)明的移動平臺具有鎖定底腳，能夠方便地將測量機固定在測量工位實施測 7、本發(fā)明的測力傳感器能夠感受操作人員的操作意圖。 8、本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)受測力傳感器的控制，方便操作人員沿Z向移動測頭，使操 作更輕便。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號1工作臺、2測量機、3滾輪、4萬向節(jié)、5鎖定底腳、6基座、7第一立柱、8 導(dǎo)向裝置、9驅(qū)動機構(gòu)、10直線測量傳感器、ll驅(qū)動電機、12滑架、13第一關(guān)節(jié)、14a第角度 測量傳感器、14b第二角度測量傳感器、15第二關(guān)節(jié)、16第一桿件、17第二桿件、18測力傳感 器、19測頭。 以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式
參見圖l，設(shè)置一可移動的工作臺1 ;測量機2通過基座6固定設(shè)置在可移動的工 作臺l上；具體是在工作臺1的底部、呈三角形布置有三只滾輪3，三只滾輪是通過萬向結(jié)4 與工作臺1連接，對應(yīng)于各滾輪，分別設(shè)置有可伸縮的鎖定底腳5 ;伸出狀態(tài)下的各鎖定底 腳5使各滾輪3脫離地面，由鎖定底腳5支撐工作臺l，鎖定底腳5也可以設(shè)置為由電機驅(qū) 動。 可移動的工作臺1極大地提高了雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的可移動性，尤其適合于 工廠和工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。在對移動性要求不高的應(yīng)用場合，也可將測量機2從工作臺l上 取下而采用其他合適的安裝方式。 關(guān)于測量機2，如圖l所示，在基座6上固定第一立柱7，在第一立柱7上設(shè)置驅(qū)動 機構(gòu)9，并呈Z向平行設(shè)置導(dǎo)向裝置8和直線測量傳感器10 ;在第一立柱7的頂端固定設(shè)置 為驅(qū)動機構(gòu)9提供驅(qū)動力的驅(qū)動電機11 ;在第一立柱7上設(shè)置可在驅(qū)動力作用下沿導(dǎo)向裝 置8上下移動的滑架12 ;具體實施中，驅(qū)動機構(gòu)9采用絲杠副，直線測量傳感器10為長光 柵編碼器，驅(qū)動電機11采用步進電機，由驅(qū)動電機11為絲杠副提供驅(qū)動力，使滑架12帶動 固定在它上面的其它機構(gòu)沿Z向移動； 第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)13位于滑架12上，第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)13是安裝有第一角度測量傳感器 14a的絞鏈；第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)13的回轉(zhuǎn)軸線為Z向； 第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)15位于從第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上水平向處延伸的第一桿件16的桿端，第 二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)15為安裝有第二角度測量傳感器14b的絞鏈；第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)15的回轉(zhuǎn)軸線為 Z向； 從第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)15上，向外延伸有第二桿件17，第二桿件17在平行于Z向上設(shè)置 有測力傳感器18及測頭19。 具體實施中，第一角度測量傳感器14a和第二角度測量傳感器14b均采用圓光柵 角度編碼器；測力傳感器18能夠感應(yīng)操作者的作用力，測力傳感器18的輸出信號被用來控 制驅(qū)動電機11。當(dāng)操作者持握第二桿件17向下運動時，測力傳感器18的輸出信號控制驅(qū) 動電機11逆時針轉(zhuǎn)動，通過絲杠副轉(zhuǎn)化為向下運動；當(dāng)操作者持握第二桿件17向上運動 時，測力傳感器18的輸出信號控制驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動，通過絲杠副轉(zhuǎn)化為向上運動。測 頭19在上下移動時可以通過長光柵編碼器獲得此時的Z方向的坐標(biāo)。
權(quán)利要求
雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征是設(shè)置一可移動的工作臺(1)；測量機(2)通過基座(6)固定設(shè)置在可移動的工作臺(1)上；在基座(6)上固定第一立柱(7)，在所述第一立柱(7)上設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)(9)，并呈Z向平行設(shè)置導(dǎo)向裝置(8)和直線測量傳感器(10)；在所述第一立柱(7)的頂端固定設(shè)置為驅(qū)動機構(gòu)(9)提供驅(qū)動力的驅(qū)動電機(11)；在所述第一立柱(7)上設(shè)置可在驅(qū)動力作用下沿導(dǎo)向裝置(8)上下移動的滑架(12)；第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(13)位于滑架(12)上，所述第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(13)是安裝有第一角度測量傳感器(14a)的絞鏈；所述第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(13)的回轉(zhuǎn)軸線為Z向；第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(15)位于從第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上水平向處延伸的第一桿件(16)的桿端，所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(15)為安裝有第二角度測量傳感器(14b)的絞鏈；所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(15)的回轉(zhuǎn)軸線為Z向；從所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(15)上，向外延伸有第二桿件(17)，所述第二桿件(17)在平行于Z向上設(shè)置有測力傳感器(18)及測頭(19)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征是在所述工作臺(1)的底部、呈等邊三角形布置有三只滾輪(3)，所述三只滾輪是通過萬向結(jié)(4)與工作臺(1)連接，對應(yīng)于各滾輪，分別設(shè)置有可伸縮的鎖定底腳(5);伸出狀態(tài)下的各鎖定底腳(5)使各滾輪(3)脫離地面，由鎖定底腳(5)支撐工作臺(1)。
全文摘要
雙關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征是設(shè)置一可移動的工作臺；測量機通過基座固定設(shè)置在可移動的工作臺上；在基座上固定第一立柱，在第一立柱上設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)，并呈Z向平行設(shè)置導(dǎo)向裝置和直線測量傳感器；在第一立柱的頂端固定設(shè)置為驅(qū)動機構(gòu)提供驅(qū)動力的驅(qū)動電機；在第一立柱上設(shè)置可在驅(qū)動力作用下沿導(dǎo)向裝置上下移動的滑架；第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位于滑架上，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位于從第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上水平向處延伸的第一桿件的桿端，從第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，向外延伸有第二桿件，第二桿件在平行于Z向上設(shè)置有測力傳感器及測頭。本發(fā)明精度介于正交式坐標(biāo)測量機和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機之間，其制造成本低、操作方便、可在線測量。
文檔編號G01B11/03GK101701794SQ20091018500
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者丁洋, 于連棟, 程文濤, 胡毅 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)