专利名称：六轴数控激光快捷三维测量仪的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及ー种测量仪，尤其是六轴数控激光快捷三维測量仪。
背景技术：
精密エ件、零件、模具及各种产品制造等行业里已经离不开检測。大到像汽车、轮 船、飞机、厂房结构、部件或整体，小至线路板、电子零组件也都处处用到检测仪。天然或エ业制造成品无论金属、非金属、塑料橡胶、硅胶、木制品、玻璃制品、石材制品、器具、纸类、皮革品，甚至细微到薄膜、棉纱等有形物件，只要想知道它的大小、粗细、长短、厚薄、形状等就得靠各种不同的量具、规具、测具、放大镜、投影仪、电子显示器等測量工具，检测仪器去求答案。中国目前已是全球公认的制造大国，所生产制造出来的成品、半成品，包括衣、食、住、行各种产品，从设计、加工、组装，包装到维修都要检验都必须具备测量的流程与エ艺。各种产品其制造成本要求越来越低，品质更精密，生产更快速，噪音更少，能源更节省，造型更美观与人性化，更耐用，维护更加容易。每ー项要求都需要最佳的设计与更佳的加工流程与组装エ艺，而这些也就依赖更多的精密测量仪器来检测，以提高及加强上述的所有需要的技术领域。目前，一般的物件測量所使用的工具、仪器除了量具(尺、卡尺)、量规(步距规)、千分表等測量器具外，尚有利用投影的影像测量仪，数控测量显微镜，可以测量物件的ニ维数据(二次元)。三维(三次元)型面测量则用探针接触式三维测量仪、手提式激光扫描测量仪、反射镜的激光(跟踪)干涉测量仪等仪器设备。ニ维，三维测量是在传统点对点的直线距离測量，也是所谓的一次元測量基础上发展出来的。ニ维测量，物件借灯光投影与放大镜的作用，可以显现物件的表面轮廓与设定的ニ维坐标比对，所测的数字不够准确。ニ维测量仪的优势为要求精度不高的前提下可以快速的测出結果，此种测量仪简单易学，使用于较小、低精度的物件、エ件测量上。其造价跟三维的测量仪比便宜很多，中国国内有很多的生产厂，所以市场上有较高的使用率。正因为ニ维測量仪测不到要求较高的物件精准度，也没办法测量物件的真正三维数据，所以三维测量技术与测量仪用于精密制造行业是发展的方向与趋势。目前所用的三坐标测量机都是由三个正交的直线运动轴构成的，用测量头(圆球、圆珠或探针)去碰触被测物件的表面，通过灵敏的接触感应器将碰触的信号传到相对应的显示器或电脑上。这类的三坐标测量机用于比较规则的三维曲面是比较方便，但要精确测量复杂三维曲面则比较困难，不仅測量移动速度受到限值，而且測量精度难于保证，特别是某些侧面存在凹陷的复杂三维曲面，甚至无法进行。应用接触式三坐标测量机测量时，需靠较熟练的技术人员，将探针或探球尽量地在被测的物件表面多取得数据(每个点的三坐标位置)，每次测点前还须将探针或探球与设定的原点取得相对应的资料并纪录，以做为软件计算的依据。因为不管探针或探球毎次与被测物表面碰触点皆会有圆球曲面，探针角度的原因，力量大小的因素，加上操作人员熟练专业与否，往往每次测量或每人测量的结果都会有误差，而且必须搜集到较大的数据量，数据越多越准确，也需要较强，计算更准确的软件来支撑。而此种測量仪对食品、充气物橡胶硅胶类软性材料不能測量。虽有上述的一些问题，但困难没有克服以前，此种测量仪不失为当今较理想的三维测量仪器，也是广泛被接受的三维测量仪。手提式激光扫描测量，与激光干渉测量大多使用在大型的物件測量，手提式虽然測量速度快，但精度不高，常在汽车外型，大构件的造型測量中被采用。被测量的物件体积愈大，測量时所需要的空间也愈大，操作人员则需上下、左右、前后地走动摄取数据。激光干渉(跟踪)测量则用在工具机的精度測量上，可以测量较高的重复定位精度，也可以测到动态的物件移动位置，但不适宜测量每个点的三维坐标位置，也不适宜用于 精密零件、エ件、模具等三维测量。目前应用的三维激光測量机，也是非接触式的快速扫描测量，因采用激光測量头，要精确测量复杂三维曲面也比较困难，不仅測量精度难于保证，对于某些侧面存在凹陷的复杂三维曲面，甚至无法进行。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供了一种六轴数控激光快捷三维测量仪，对复杂三维物体进行精确测量时，体现测量精度高，操作快速、方便、节省时间、减少出率、提高重复測量数据的一致性，且可比对等优点。本实用新型的另ー个发明目的在于，可应用于其他三维测量仪所不能测量的物件上，类似可胀缩的充气物，表面软化的食品，半流体，精密的塑料、橡胶、硅胶、纸品、皮革、棉纱等等成品、半成品。本实用新型的另ー个发明目的在干，应用于形状复杂的物件之三維精确测量，如尖鋭角外形，薄片、深、狭、窄内孔、盲孔，细缝，多角星形孔，深浅不一凹孔，凹陷复杂的三维曲面等；各种尺寸形状的汽车、坦克、火车、轮船、飞机之螺杆、曲轴、传动轴、叶片等。形状越是复杂，越需要短时间内取得更多数据量的，也更要应用到此六轴数控快速精密激光扫描仪。为了实现上述发明目的，本实用新型公开了 I、六轴数控激光快捷三维测量仪，包括一測量机机械系统，所述测量机机械系统包括一測量工作台，一基座和一立柱龙门架，其特征在于，所述测量机机械系统进ー步包括ー导轨系统，包括互为正交的X向导轨系统、Y向导轨系统和Z向导轨系统，所述三个导轨系统都能直线运动，其中，所述X向导轨系统装在所述测量工作台上，所述Y向导轨系统设置在一移动桥架横梁，所述Z向导轨系统装在一中央滑架内；两组可旋转的精密定位夹具装置，设置在所述测量工作台上，包括能在所述X、Y向构成平面旋转的360度旋转夹具，以及安置在所述Z向上，能在所述Y、Z向构成平面或所述Z、X向构成平面旋转的90度旋转夹具。比较好的是，所述测量仪基座、所述立柱龙门架及所述测量工作台采用天然花岗岩材料。比较好的是，所述测量仪进一歩包括一激光传输测量系统，由激光器、光纤传输及激光测量头组成。[0020]本实用新型针对轮船、飞机的尾舵、螺旋桨、叶片及航空エ业所需的零配件生产、装配、维修而研发。精密、贵重金属的物件，每件制造时都得百分之百的測量，喷气机引擎蜗形叶片的维修也同样的有很重的測量工作量，有此利器，对设计、生产、维修各种エ艺与流程可以大大提高效率。应用在上述各种工作领域的在线检测是发明的最終目的。
下面，參照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的六轴数控激光快捷三维测量仪工作原理框图。 附图标记说明如下I、支架；2、基座；3、光栅尺； 4、測量工作台；5、立柱；6、横梁；7、X轴导轨； 8、中央滑架；9、Z轴导轨； 10、90°旋转夹具；11 ;激光测量头；12、360°旋转夹具；13、显示屏； 14、电脑控制中心；15、激光器
具体实施方式
请參见图I所示的六轴数控激光快捷三维测量仪，包括四个系统，分别如下I)测量机机械系统由花岗岩为主体的X、Y、Z三轴联动基座2及測量工作台4组成，其中，三个正交的直线运动轴构成Y向导轨系统装在測量工作台4下面，引导测量工作台4前后移动；立柱5上的横梁6安装有X轴导轨系统7，使激光测量头11左右移动；Z轴导轨系统9则装在中央滑架8上，引导安装有激光测量头11的90°旋转夹具10上下移动；两组可旋转的精密定位夹具装置，即ー组360°旋转夹具12放置在測量工作台4上，能带动被测物件在XY平面内旋转360° ;另ー组90°旋转夹具10安置在Z轴中央滑架8上，能带动激光测量头11在YZ平面或ZX平面旋转90° ;2)激光传输测量系统由激光器15、光纤传输及激光测量头11组成；3)电脑控制中心14 :包括エ控机及其数据处理、运动控制及3D图形软件；4)电气控制驱动系统包括光栅尺、电气驱动器及交流伺服电机等。在上述结构中，本发明的下述结构特点构成本发明的技术方案。(I)花岗岩为主体的X、Y、Z三轴联动基座以天然花岗石材料为主要构件做成的测量仪基座1，将X、Y、Z三轴分别装置于主体的底座上和立柱5及横梁6 (龙门式)上，三组驱动器及伺服电机，各自驱使三轴传动结构在底座与横梁6上分别移动或三轴联动。传动结构也各自由三组精密螺杆加直线导轨或传送带加汽浮装置組成。本发明在测量エ件或物件时可以将该エ件或物件及激光传感器(传统所使用的接触式探针)做相对应的左右、前后、上下三维空间的位移。上述测量仪基座I花岗石取自天然材料，可以精加工，成型后质量稳定，热变形小，能经久耐用，作为测量仪主体结构，确保测量时的精密要求，也方便安装所有的传动部件，耐磨，硬度高更是构成汽浮装置的最佳结构体。传动部件采用精密螺杆加直线导轨或传动带加汽浮组装置，三轴同时还必须附加光栅或磁栅，以便可以调整、修正、补偿转动时因螺杆螺距，传动带齿轮等部件造成的误差，确保每次位移或重复定位的精度要求。两组可旋转的精密定位夹具装置，包括两个旋转夹具12和10。其中，ー个360°旋转夹具12能调整转速及带有刻度与エ件安装孔位的转盘，安装在夹具转盘上的被测エ件(如螺杆、曲轴、传动轴等)也随之同步、同轴心旋转，旋转角度根据测量需要选定。360°旋转盘大小也视被测エ件的大小決定。另ー个为90°旋转夹具10，安装在 Z轴上，能在YZ平面或ZX平面旋转的90°旋转，旋转角度视被测エ件形状及安装要求而定。激光测量头11采用高精度2D激光位移传感器，安装固定在Z轴90°旋转定位夹具10的下方。操作时转动定位夹具可以将被测量的物件构成ニ维(2D)的完整扫描，检测出被測量物件每个点的数据，经电脑控制中心14进行数据运算处理后输出精确的三坐标数据。电脑控制中心14采用功能强、容量大、运行快、高清晰度显示屏的电脑(计算机)，安装有运动控制和激光测量控制软件、数据处理软件及3维图形重构软件。采用光纤技术将激光器15产生的激光束柔性地传输到激光测量头11 (高精度2D激光位移传感器)，且允许激光测量头11任意移动和转动，为实现六轴数控激光快捷三维测量创造了条件。此外，六轴运动控制软件分别控制X、Y、Z三轴的电机，准确地驱使三轴联动、移位。软件必须与三轴上的光栅或磁栅信号输出、输入程序互连。安装エ件置于工作台上的旋转盘与装夹传感器的两个定位夹具之旋转也由软件控制。本发明还具备可以接受自激光传感器之扫描数据并加以整理、筛选以及计算的专用软件。所需软件目前全球尚无现成的可以借用，有待自己与多所大学及科学研究単位合作，在现有基础上进行二次开发完成。前述两部分的软件相客、互动才能精密准确地应用本发明的六轴数控激光快捷三维測量仪，获得预想效果。请參见图2所示的激光测量工作过程。具体如下首先，将被测物件放置在花岗石测量台4上的360°旋转夹具12上，操作者则根据被测物件的形状、尺寸大小来设置激光测量头11相对被测物件的运动路径和扫描轨迹；激光测量头11则把扫描测的数据传送给电脑控制中心14进行数学运算和数据处理后，便可输出被测物件所要测的全部三维几何数值。如需输出相应的三维图形，则应把所测得的数值输送给3D图形重构模块，再输出被测物件的三维图形。如果被测物件很复杂，甚至侧面存在凹陷和凹孔，靠激光测量头11从上向下扫描检测是无法获得精确的测量数据的。此时可变换坐标系，通过安装在Z轴上的精密定位夹具装置，使激光测量头对准被测物件需测量的表面，经扫描检测所获得的測量数据，输送给电脑控制中心14中进行坐标系变换计算处理后，也可精确输出被测物件所要测的全部三维几何数值。[0052]采用上述技术方案的本发明具有以下优点第一，天然花岗岩材料热变形小，是精密測量业界普遍采用的基本构件，目前国内加工的条件已经具备，原材料更无需进ロ。全面推广使用本项发明的三维测量仪对国内的精密測量技术水平提高，或是节能减排以及エ业自动化的进程中都起到天时、地利的优势，具备自主创新的技术也可以在中国、亚洲，甚至全球的精密測量技术发挥积极的作用。在世界制造大国里培养众多的精密、快捷测量技术人才，在生产过程中，节省大量的产品检测时间，检测出更高的产品与零部件的精度要求，对中国由全球的制造中心，发展成为研发中心，起到一定的帮助。第二，本发明的软、硬件加以熟练的应用技术，其实施的效果是可以预期的。在全球广泛实施以后，对所有的エ业尤其是精密制造与精密測量行业起到巨大的技术改革，在节省人力资源与増加生产カ方面效果也肯定可观。第三，本发明实施后，有助于解决复杂三维曲面精确测量难题，不仅可以保证測量精度，而且对于某些侧面存在凹陷的复杂三维曲面也可以进行精密測量。 此外，在实施本发明图I所示方案，如感到图I中的ニ组电动控制的精密夹具虽可根据不同被测件形态任意选定旋转角度，但坐标转换和数据处理较难。也可用精密定位旋转夹具来替代。360°旋转夹具虽在360°范围内旋转，但仅在0、90、180、270四个特定的位置进行測量，简化测量数据处理。四个特定的位置精度则由精密夹具定位保证。安装在Z轴上的90°旋转夹具，可用本公司开发的“旋转定位夹具”(专利号ZL2008 2 0056084…0)替代。安装在Z轴上的90°旋转夹具，只有旋转前和旋转后ニ种状态，旋转前对着XY平面扫描测量，旋转后则对着YZ平面或ZX平面扫描测量，測量数据变换处理十分方便。2、以天然花岗岩材料为主要构件做成的测量仪基座(如图I中的“ I”)其测量エ作台仅作Y轴移动，Y、Z轴装置在立柱和横梁(龙门式)上。对ー些小型測量机，也可将X、Y轴设置于主体的底座上支承測量工作台，仅Z轴设置在立柱和横梁(龙门式)上，仍分别由三组驱动器及伺服电机各自驱使三轴传动结构在底座与横梁上分别移动或三轴联动。传动结构也各自由三组精密螺杆加直线导轨或传送带加汽浮装置組成。本结构在测量エ件或物件时可以将该エ件或物件及激光传感器(传统所使用的接触式探针)做相对应的左右、前后、上下三维空间的位移。以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权利要求限定。
权利要求1.六轴数控激光快捷三维測量仪，包括一測量机机械系统，所述测量机机械系统包括一測量工作台，一基座和一立柱龙门架，其特征在于，所述测量机机械系统进ー步包括 ー导轨系统，包括互为正交的X向导轨系统、Y向导轨系统和Z向导轨系统，所述三个导轨系统都能直线运动，其中，所述X向导轨系统装在所述测量工作台上，所述Y向导轨系统设置在一移动桥架横梁，所述Z向导轨系统装在一中央滑架内； 两组可旋转的精密定位夹具装置，设置在所述测量工作台上，包括能在所述X、Y向构成平面旋转的360度旋转夹具，以及安置在所述Z向上，能在所述Y、Z向构成平面或所述Z、X向构成平面旋转的90度旋转夹具。
2.根据权利要求I所述的六轴数控激光快捷三维测量仪，其特征在干， 所述测量仪基座、所述立柱龙门架及所述测量工作台采用天然花岗岩材料。
3.根据权利要求I或2所述的六轴数控激光快捷三维測量仪，其特征在于，所述测量仪进ー步包括 ー激光传输测量系统，由激光器、光纤传输及激光测量头组成。
专利摘要本实用新型公开了六轴数控激光快捷三维测量仪，包括一测量机机械系统，所述测量机机械系统包括一测量工作台，一基座和一立柱龙门架，其特征在于，所述测量机机械系统进一步包括一导轨系统，包括互为正交的X向导轨系统、Y向导轨系统和Z向导轨系统，所述三个导轨系统都能直线运动，其中，所述X向导轨系统装在所述测量工作台上，所述Y向导轨系统设置在一移动桥架横梁，所述Z向导轨系统装在一中央滑架内；两组可旋转的精密定位夹具装置，设置在所述测量工作台上，包括能在所述X、Y向构成平面旋转的360度旋转夹具，以及安置在所述Z向上，能在所述Y、Z向构成平面或所述Z、X向构成平面旋转的90度旋转夹具。
文档编号G01B11/24GK202599362SQ201220247360
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者杨超翔, 杨振步 申请人:上海大量电子设备有限公司, 上海大量光电科技有限公司, 上海渠普塑胶五金有限公司