專利名稱：曲面測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種逆向測量設備，具體地說是一種用于零部件曲面測量的裝置。
背景技術：
曲面測量即獲取零部件的曲面外形數據一直是測量領域比較重要的研究方向。當前的曲面測量裝置一般采用劃線儀的形式，或是觸頭測針沿曲線掃掠的形式，存在效率低，測量精度不高的問題。而且，當前的點接觸式曲面測量裝置體積大，制造成本高，移動不便，限制了這類裝置在一些現場場合的應用。
發明內容
本發明的技術任務是針對現有曲面點接觸測量技術的不足，提供一種結構簡單、移動方便且能高精度測量工件曲面形狀的裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種曲面測量裝置，包括X軸驅動機構、Y軸測量機構、Z軸測量機構、探測器機構、機身、工件臺、X軸驅動控制部、探測器控制部、數據處理部。曲面測量裝置機身其特征在于用角鋼及鋼板焊接而成，在底部安裝有四個高度可調的螺栓，通過這四個螺栓調節機身水平度。X軸驅動機構直接安裝在機身上，通過電機與X軸一端相連，X軸驅動控制部控制電機運動以帶動X軸及安裝在X軸托板上的Y軸及Z軸測量機構運動，由編碼器對電機轉動圈數計數，計算得到X軸轉動的圈數并存儲到數據處理部。探測器安裝在Y軸測量機構上，Y軸測量機構安裝在Z軸測量機構上，Z軸測量機構安裝在X軸托板上。通過Y軸、Z軸的直線運動副調整探測器在Y軸及Z軸上的位置，并將相應的坐標值輸入到數據處理部。數據處理部根據測頭測量前的位置以及觸測到測點時絲杠轉過的圈數計算出每次觸測曲面測點的實際坐標，并輸出到顯示屏上。本發明的曲面測量裝置以測量開始時第一次觸測點的X坐標作為基準，觸測完第一點后，將該位置記為參考零點，之后回退一定的距離，再進行觸測，得到兩次觸測時的距離差，以此得到每個測點的X坐標。探測器采用誤差為微米級的傳感器，在對整個系統進行校正后，自動觸測得到的測點X坐標值具有很高的測量精度。
圖1是表示本發明的一實施方式的曲面測量裝置的框圖。圖2是表示本發明上述實施方式的曲面測量裝置正視圖。 圖3是表示本發明上述實施方式的曲面測量裝置的俯視圖。圖4是表示本發明上述實施方式的曲面測量裝置的右視圖。
附圖標號說明: 1、曲面測量裝置，2、曲面測量裝置主體，3、控制裝置，4、X軸驅動機構，5、探測器機構，6、Y軸測量機構，7、工件臺，8、X軸驅動控制部，9、探測器控制部，10、數據處理部，11、測量裝置機身，12、Z軸測量機構，13、X軸直線運動副，14、X軸導向副，15、電機及減速器總成，16、電機控制器，17、編碼器，18、Y軸直線運動副，19、Y軸導向副，20、Y軸測量副，21、Z軸直線運動副，22、Z軸導向副，23、Z軸測量副，24、載物臺，25、可調工裝夾具，26、待測工件，27、探測器座，28、探測器夾緊塊，29、傳感器，30、加長桿，31、測針。
具體實施例方式下面，基于
本發明的一實施方式。圖1是本發明的一實施方式的曲面測量裝置I的框圖。如圖1所示，曲面測量裝置I包括曲面測量裝置主體2和用于控制曲面測量裝置的控制裝置3。圖2是表示曲面測量裝置I的正視圖。在圖2中，將向上作為Z軸正向，將向右作為X軸正向，Y軸正向由右手定則來確定。如圖1、圖2及圖3所示，曲面測量裝置主體2包括X軸驅動機構4、Y軸測量機構
6、Z軸測量機構12、探測器機構5、工件臺7、測量裝置機身11。如圖2、圖3所示，X軸驅動機構4包括X軸直線運動副13、Χ軸導向副14、電機及減速器總成15。電機轉動時，帶動X軸直線運動副13運動，從而使Y軸6、Z軸12及探測器機構5運動。改變電機兩端電壓時電機反轉，從而實現X軸自動運動。如圖2、圖3、圖4所示，Y軸測量機構6由Y軸直線運動副18、Υ軸導向副19、Υ軸測量副20組成，該機構實現Y方向的運動及坐標讀取。如圖2、圖3、圖4所示，Z軸測量機構12由Z軸直線運動副21，Z軸導向副22、Z軸測量副23組成，該機構實現Z方向的運動及坐標讀取。如圖2、圖3所示，探測器機構5包括探測器座27、探測器夾緊塊28，以及用于測量的傳感器29、加長桿30、測針31，上述裝置安裝在Y軸測量機構6上，隨Y軸測量機構6 —起運動。如圖2、圖3所示，工件臺7由載物臺24、可調工裝夾具25、待測工件26組成。如圖1、圖2、圖3、圖4所示的曲面測量裝置主體2，其特征在于探測器機構5安裝在Y軸測量機構6上，Y軸測量機構6安裝在Z軸測量機構12上，Z軸測量機構12安裝在X軸驅動機構4上，X軸驅動機構4、工件臺7安裝于曲面測量裝置主體2的機身11上，因此X軸的自動運動帶動探測器沿X軸方向反復移動，完成不同測點X軸坐標值的觸測。如圖1所示，控制裝置3包括X軸驅動控制部8、探測器控制部9和數據處理部10。X軸驅動控制部8由電機控制器16、編碼器17組成，X軸驅動控制部8用于驅動X軸自動運動并控制探測器5在X軸上的運動；探測器控制部9控制探測器5實現正常的觸測；數據處理部10對輸入的Υ、Ζ軸坐標值存儲，根據X軸絲杠轉動圈數和方向自動計算被測點的X軸坐標，并將上述坐標輸出到顯示屏上。測量時，驅動控制部8驅動X軸驅動機構4帶動探測器機構5觸測待測工件26的表面測點，以第一個測點為X方向的基準零點。驅動控制部8對X軸驅動機構4發出指定的回退指令，再基于待測工件26的輪廓數據給出驅動X軸驅動機構4的前進指令，當探測器5探測到一定的壓力檻值時便停止X軸驅動機構4的運轉，并記錄下電機所轉過的圈數，數據處理部10根據電機回退距離和測針31觸測到測點時絲杠前進距離之差計算出被測點X軸向的坐標值并進行存儲和顯示。Y、Z軸坐標值則分別由Y軸測量副20、Ζ軸測量副23讀取并輸入到數據處理部10當中。通過上述過程，完成曲面上每個點Χ、Υ、Ζ軸坐標的測量。采用本實施方式的曲面測量裝置1，具有如下效果:由于探測器機構5采用了誤差為微米級的高精度位移傳感器，因此能提高曲面測量裝置I的測量精度。由于曲面測量裝置I結構簡單、拆裝方便，對測量裝置的安放基礎要求不高，因此測量裝置具有方便移動的特點，擴大了單臺設備在不同場所的利用率。
實施方式的變形另外，本發明并不限定于上述實施方式，凡能達到本發明目的范圍內的改進、變形等也包含于本發明。例如，上述實施方式中，X軸驅動機構4既可以由直流電機帶動，也可以由步進電機帶動。各導向副既可以采用圓截面導向副，也可以采用矩形截面或三角形截面導向副。
權利要求
1.一種曲面測量裝置，該曲面測量裝置(I)包括曲面測量裝置主體(2)和控制裝置(3)，曲面測量裝置主體(2)包含探測器機構(5)、工件臺(7)和使探測器移動的X軸驅動機構(4)，Y軸測量機構(6)、Z軸測量機構(12)，該曲面測量裝置基于探測器的運動量來測量待測工件，其特征在于:上述探測器包括探測器機構(5)和探測器控制部(9);該測量裝置X軸的運動由控制系統控制電機自動實現，Y軸及Z軸的運動則通過手動實現。
2.根據權利I所述的曲面測量裝置(I)，其特征在于:X軸驅動機構(4)由電機及減速器總成(15)、X軸直線運動副(13)和X軸導向副(14)組成，X軸驅動控制部⑶由電機控制器(16)、編碼器(17)等組成。
3.根據權利I所要求的曲面測量裝置(I)，其特征在于:Y軸測量機構(6)由Y軸直線運動畐IJ (18)、Y軸導向副(19)和Y軸測量副(20)組成。
4.根據權利I所要求的曲面測量裝置(I)，其特征在于:Ζ軸測量機構(12)由Z軸直線運動副(21)、Z軸導向副(22)和Z軸測量副(23)組成。
5.根據權利要求1所述的曲面測量裝置(1)，其特征在于:工件臺(7)由載物臺(24)和可調工裝夾具(25)組成。
6.根據權利要求1所述的曲面測量裝置(I)，其特征在于:數據處理部(10)，具有輸入Y、Z坐標值，計算并存儲X軸觸測坐標值，顯示當前采集點坐標值的功能。
7.根據權利要求1、2、6所述的曲面測量裝置(I)，其特征在于:Χ軸驅動控制部(8)的編碼器(17)記錄電機及減速器總成(15)的轉數并將之存儲到數據處理部(10)，并用上述數據計算得到觸測點的X坐標值，繼而輸出到數據處理部的顯示屏上。
全文摘要
本發明公開了一種曲面測量裝置，其包括曲面測量裝置主體和控制裝置。曲面測量裝置主體包括X軸驅動機構、探測器機構、Y軸測量機構、Z軸測量機構、工件臺和測量裝置機身。控制裝置包括控制X軸自動運動的X軸驅動控制部，使傳感器及測針正常動作的探測器控制部，能輸入、計算、存儲并顯示所采集點坐標值的數據處理部。整個發明采用高精度的步進電機、編碼器以及位移傳感器來保證測量精度。其主要創新點是X軸自動進給，測量各點的X坐標，Y坐標、Z坐標則通過各自的測量副讀出，實現零部件曲面測量功能；該機不需要固定在地面，便于移動到不同的場所進行零部件測量。
文檔編號G01B21/20GK103148825SQ20131005105
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者周長峰, 賈倩, 富文軍, 楊陽, 李新仁, 王笛, 袁王鋒 申請人:山東交通學院
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