專(zhuān)利名稱(chēng)：用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置及專(zhuān)用手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的激光跟蹤測(cè)量設(shè)備以及專(zhuān) 用的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器。
背景技術(shù)：
通常情況下，較小工件的檢測(cè)都是直接在檢測(cè)機(jī)床上完成的，因而確定這些工件 與檢測(cè)機(jī)床之間的相對(duì)位置也就完全依賴(lài)于檢測(cè)機(jī)床自身所具有的工件定位功能而得以 實(shí)現(xiàn)。特種裝備制造時(shí)經(jīng)常會(huì)面臨大型甚至是特大型工件的檢測(cè)問(wèn)題。由于這類(lèi)工件的體 積龐大，往往沒(méi)有與其相應(yīng)規(guī)模的檢測(cè)機(jī)床可用，因此就需要將這些工件直接放置在加工 現(xiàn)場(chǎng)并在其附近設(shè)置檢測(cè)設(shè)備。這時(shí)，確定檢測(cè)設(shè)備與工件的相對(duì)位置就成為保證檢測(cè)精 度的關(guān)鍵。通常，要確定檢測(cè)設(shè)備與工件的相對(duì)位置，需要采用諸如激光跟蹤儀、室內(nèi)定位 系統(tǒng)iGPS、光筆測(cè)量系統(tǒng)以及攝影測(cè)量系統(tǒng)等大范圍空間坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器分別對(duì)檢測(cè)設(shè)備與 工件進(jìn)行三維空間定位。下面以齒輪測(cè)量為例為解決特大型齒輪的在位檢測(cè)問(wèn)題，公開(kāi)號(hào)為CN101551240A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申 請(qǐng)公開(kāi)了一種基于激光跟蹤技術(shù)的大型齒輪測(cè)量方法，其主要步驟為1)利用激光跟蹤儀 建立被測(cè)齒輪的端平面和基準(zhǔn)軸線；2)確定被測(cè)齒輪和三坐標(biāo)測(cè)量單元的位置；3)調(diào)整三 坐標(biāo)測(cè)量單元相對(duì)于被測(cè)齒輪的位置并對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。該申請(qǐng)實(shí)質(zhì)上采用的是一種將大 范圍空間全局測(cè)量與距離前端測(cè)量相結(jié)合的組合測(cè)量體制。具體是通過(guò)激光跟蹤儀作為全 局測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)大范圍空間全局測(cè)量，通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量單元作為前端測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)近 距離前端測(cè)量，由于其步驟2)可以確定被測(cè)齒輪和三坐標(biāo)測(cè)量單元的位置，也就實(shí)現(xiàn)了將 全局測(cè)量和前端測(cè)量的結(jié)合。由于上述技術(shù)是利用激光跟蹤儀分別對(duì)被測(cè)齒輪和三坐標(biāo)測(cè)量單元進(jìn)行三維空 間定位，所以存在如下問(wèn)題激光跟蹤儀采用的是角度傳感和測(cè)長(zhǎng)相結(jié)合的球坐標(biāo)測(cè)量原 理(可參考公開(kāi)號(hào)為CN101371160A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)文本中記載的激光跟蹤儀及其測(cè)量原 理)，在長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)受到角度測(cè)量精度的影響，隨著距離增加，空間坐標(biāo)測(cè)量精度明顯下 降。以精度最高的Leica最新型號(hào)激光跟蹤儀AT901-LR為例，其測(cè)量IOm處的空間點(diǎn)坐標(biāo) 時(shí)測(cè)距不確定度為10微米，角度不確定度士 10 μ m+5 μ m/m,則總的坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量不確定度為 VlO2+(10 + 5XlO)2 = 60.83/^7。而大型風(fēng)力發(fā)電、大型鍛壓設(shè)備、大型冶金設(shè)備以及大型船 舶傳動(dòng)裝置所需齒輪大多是直徑為3000 10000mm、最小模數(shù)為6mm、精度6級(jí)及以上的特 大型高精度齒輪。如下表所示，GB/T10095. 1-2001中規(guī)定直徑3000 10000mm，模數(shù)大于 6mm的6級(jí)精度的齒輪精度要求為
項(xiàng)目分度圓直徑3m|分度圓直徑IOm
權(quán)利要求
1.用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置，該裝置為一多路激光干涉追蹤系統(tǒng)，其 特征在于該多路激光干涉追蹤系統(tǒng)由至少三臺(tái)激光干涉追蹤儀(1)、與所述各臺(tái)激光干 涉追蹤儀(1)分別連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及與所述至少三臺(tái)激光干涉追蹤儀(1)配合使 用從而對(duì)被測(cè)工件(2)進(jìn)行三維空間定位的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器(3)組成；其中，所述 的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器(3)包括反射鏡(301)以及與所述反射鏡(301)聯(lián)接并用于使 該手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器(3)在被測(cè)工件(2)的基準(zhǔn)面上沿特定方向運(yùn)動(dòng)的定位結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置，其特征在于當(dāng)被 測(cè)工件(2)的基準(zhǔn)面為由一基準(zhǔn)柱面(201)和一基準(zhǔn)端面(202)相交所形成的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu) 時(shí)，所述手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器(3)的定位結(jié)構(gòu)采用以下設(shè)計(jì)，即該定位結(jié)構(gòu)包括用于 與所述基準(zhǔn)柱面(201)相接觸的定位本體(304)，以及設(shè)置在該定位本體(304)的上端并 安裝有所述反射鏡(301)的定位座(302)，使用時(shí)當(dāng)所述定位本體(304)靠住該基準(zhǔn)柱面 (201)并沿該基準(zhǔn)柱面(201)與所述基準(zhǔn)端面(202)的交線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述定位座(302)的下 端面與所述基準(zhǔn)端面(202)保持緊貼狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置，其特征在于所述 定位本體(304)包括上端安裝有所述定位座(302)的支撐桿(303)，以及設(shè)置在該支撐桿 (303)下端的旋轉(zhuǎn)體(305)，該定位本體(304)通過(guò)所述的旋轉(zhuǎn)體(305)與被測(cè)工件⑵的 基準(zhǔn)柱面(201)接觸，并且該旋轉(zhuǎn)體(305)與所述反射鏡(301)同軸設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置，其特征在于所述 旋轉(zhuǎn)體(305)呈圓盤(pán)狀。
5.專(zhuān)用于上述裝置的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器，其特征在于該手持活動(dòng)式光學(xué)逆反 射器包括反射鏡(301)以及與所述反射鏡(301)聯(lián)接并用于使該手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器 在被測(cè)工件(2)的基準(zhǔn)面上沿特定方向運(yùn)動(dòng)的定位結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器，其特征在于當(dāng)被測(cè)工件(2)的基 準(zhǔn)面為由一基準(zhǔn)柱面(201)和一基準(zhǔn)端面(202)相交所形成的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)時(shí)，所述手持活 動(dòng)式光學(xué)逆反射器(3)的定位結(jié)構(gòu)采用以下設(shè)計(jì)，即該定位結(jié)構(gòu)包括用于與所述基準(zhǔn)柱 面(201)相接觸的定位本體(304)，以及設(shè)置在該定位本體(304)的上端并安裝有所述反射 鏡(301)的定位座(302)，使用時(shí)當(dāng)所述定位本體(304)靠著該基準(zhǔn)柱面(201)并沿該基準(zhǔn) 柱面(201)與所述基準(zhǔn)端面(202)的交線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述定位座(302)的下端面與所述基準(zhǔn) 端面(202)保持緊貼狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器，其特征在于所述定位本體(304) 包括上端安裝有所述定位座(302)的支撐桿(303)，以及設(shè)置在該支撐桿(303)下端的旋 轉(zhuǎn)體(305)，該定位本體(304)通過(guò)所述的旋轉(zhuǎn)體(305)與被測(cè)工件⑵的基準(zhǔn)柱面(201) 接觸，并且該旋轉(zhuǎn)體(305)與所述反射鏡(301)同軸設(shè)置。
8.如權(quán)利要求7所述的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)體(305)呈 圓盤(pán)狀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有較高測(cè)量精度的用于對(duì)靜態(tài)工件進(jìn)行三維空間定位的裝置以及專(zhuān)用手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器。該裝置為一多路激光干涉追蹤系統(tǒng)，該多路激光干涉追蹤系統(tǒng)由至少三臺(tái)激光干涉追蹤儀、與所述各臺(tái)激光干涉追蹤儀分別連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及與所述至少三臺(tái)激光干涉追蹤儀配合使用從而對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行三維空間定位的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器組成；其中，所述的手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器包括反射鏡以及與所述反射鏡聯(lián)接并用于使該手持活動(dòng)式光學(xué)逆反射器在被測(cè)工件的基準(zhǔn)面上沿特定方向運(yùn)動(dòng)的定位結(jié)構(gòu)。本裝置由于不涉及角度測(cè)量，測(cè)量不確定度僅為5.5μm，測(cè)量精度要大大高于激光跟蹤測(cè)量，可完全滿足大型工件的高精度三維工件定位要求。
文檔編號(hào)G01S17/02GK102004252SQ201010550878
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者史蘇存, 曲新華, 林超, 段玲, 牛維漢, 黃勇 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量技術(shù)開(kāi)發(fā)總公司, 二重集團(tuán)(德陽(yáng))重型裝備股份有限公司, 天津大學(xué), 重慶大學(xué)