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專(zhuān)利名稱(chēng)：曲面測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆向測(cè)量設(shè)備，具體地說(shuō)是一種用于零部件曲面測(cè)量的裝置。
背景技術(shù)：
曲面測(cè)量即獲取零部件的曲面外形數(shù)據(jù)一直是測(cè)量領(lǐng)域比較重要的研究方向。當(dāng)前的曲面測(cè)量裝置一般采用劃線儀的形式，或是觸頭測(cè)針沿曲線掃掠的形式，存在效率低，測(cè)量精度不高的問(wèn)題。而且，當(dāng)前的點(diǎn)接觸式曲面測(cè)量裝置體積大，制造成本高，移動(dòng)不便，限制了這類(lèi)裝置在一些現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)現(xiàn)有曲面點(diǎn)接觸測(cè)量技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便且能高精度測(cè)量工件曲面形狀的裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種曲面測(cè)量裝置，包括X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)、Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)、探測(cè)器機(jī)構(gòu)、機(jī)身、工件臺(tái)、X軸驅(qū)動(dòng)控制部、探測(cè)器控制部、數(shù)據(jù)處理部。曲面測(cè)量裝置機(jī)身其特征在于用角鋼及鋼板焊接而成，在底部安裝有四個(gè)高度可調(diào)的螺栓，通過(guò)這四個(gè)螺栓調(diào)節(jié)機(jī)身水平度。X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接安裝在機(jī)身上，通過(guò)電機(jī)與X軸一端相連，X軸驅(qū)動(dòng)控制部控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)X軸及安裝在X軸托板上的Y軸及Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，由編碼器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)數(shù)，計(jì)算得到X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)處理部。探測(cè)器安裝在Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)上，Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)安裝在Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)上，Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)安裝在X軸托板上。通過(guò)Y軸、Z軸的直線運(yùn)動(dòng)副調(diào)整探測(cè)器在Y軸及Z軸上的位置，并將相應(yīng)的坐標(biāo)值輸入到數(shù)據(jù)處理部。數(shù)據(jù)處理部根據(jù)測(cè)頭測(cè)量前的位置以及觸測(cè)到測(cè)點(diǎn)時(shí)絲杠轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)計(jì)算出每次觸測(cè)曲面測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，并輸出到顯示屏上。本發(fā)明的曲面測(cè)量裝置以測(cè)量開(kāi)始時(shí)第一次觸測(cè)點(diǎn)的X坐標(biāo)作為基準(zhǔn)，觸測(cè)完第一點(diǎn)后，將該位置記為參考零點(diǎn)，之后回退一定的距離，再進(jìn)行觸測(cè)，得到兩次觸測(cè)時(shí)的距離差，以此得到每個(gè)測(cè)點(diǎn)的X坐標(biāo)。探測(cè)器采用誤差為微米級(jí)的傳感器，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校正后，自動(dòng)觸測(cè)得到的測(cè)點(diǎn)X坐標(biāo)值具有很高的測(cè)量精度。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置的框圖。圖2是表示本發(fā)明上述實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置正視圖。 圖3是表示本發(fā)明上述實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置的俯視圖。圖4是表示本發(fā)明上述實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置的右視圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明: 1、曲面測(cè)量裝置，2、曲面測(cè)量裝置主體，3、控制裝置，4、X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，5、探測(cè)器機(jī)構(gòu)，6、Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)，7、工件臺(tái)，8、X軸驅(qū)動(dòng)控制部，9、探測(cè)器控制部，10、數(shù)據(jù)處理部，11、測(cè)量裝置機(jī)身，12、Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)，13、X軸直線運(yùn)動(dòng)副，14、X軸導(dǎo)向副，15、電機(jī)及減速器總成，16、電機(jī)控制器，17、編碼器，18、Y軸直線運(yùn)動(dòng)副，19、Y軸導(dǎo)向副，20、Y軸測(cè)量副，21、Z軸直線運(yùn)動(dòng)副，22、Z軸導(dǎo)向副，23、Z軸測(cè)量副，24、載物臺(tái)，25、可調(diào)工裝夾具，26、待測(cè)工件，27、探測(cè)器座，28、探測(cè)器夾緊塊，29、傳感器，30、加長(zhǎng)桿，31、測(cè)針。
具體實(shí)施例方式下面，基于

本發(fā)明的一實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置I的框圖。如圖1所示，曲面測(cè)量裝置I包括曲面測(cè)量裝置主體2和用于控制曲面測(cè)量裝置的控制裝置3。圖2是表示曲面測(cè)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(lái)確定。如圖1、圖2及圖3所示，曲面測(cè)量裝置主體2包括X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)
6、Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)12、探測(cè)器機(jī)構(gòu)5、工件臺(tái)7、測(cè)量裝置機(jī)身11。如圖2、圖3所示，X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括X軸直線運(yùn)動(dòng)副13、Χ軸導(dǎo)向副14、電機(jī)及減速器總成15。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)X軸直線運(yùn)動(dòng)副13運(yùn)動(dòng)，從而使Y軸6、Z軸12及探測(cè)器機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)。改變電機(jī)兩端電壓時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)X軸自動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如圖2、圖3、圖4所示，Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)6由Y軸直線運(yùn)動(dòng)副18、Υ軸導(dǎo)向副19、Υ軸測(cè)量副20組成，該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Y方向的運(yùn)動(dòng)及坐標(biāo)讀取。如圖2、圖3、圖4所示，Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)12由Z軸直線運(yùn)動(dòng)副21，Z軸導(dǎo)向副22、Z軸測(cè)量副23組成，該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z方向的運(yùn)動(dòng)及坐標(biāo)讀取。如圖2、圖3所示，探測(cè)器機(jī)構(gòu)5包括探測(cè)器座27、探測(cè)器夾緊塊28，以及用于測(cè)量的傳感器29、加長(zhǎng)桿30、測(cè)針31，上述裝置安裝在Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)6上，隨Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)6 —起運(yùn)動(dòng)。如圖2、圖3所示，工件臺(tái)7由載物臺(tái)24、可調(diào)工裝夾具25、待測(cè)工件26組成。如圖1、圖2、圖3、圖4所示的曲面測(cè)量裝置主體2，其特征在于探測(cè)器機(jī)構(gòu)5安裝在Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)6上，Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)6安裝在Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)12上，Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)12安裝在X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4上，X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、工件臺(tái)7安裝于曲面測(cè)量裝置主體2的機(jī)身11上，因此X軸的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)探測(cè)器沿X軸方向反復(fù)移動(dòng)，完成不同測(cè)點(diǎn)X軸坐標(biāo)值的觸測(cè)。如圖1所示，控制裝置3包括X軸驅(qū)動(dòng)控制部8、探測(cè)器控制部9和數(shù)據(jù)處理部10。X軸驅(qū)動(dòng)控制部8由電機(jī)控制器16、編碼器17組成，X軸驅(qū)動(dòng)控制部8用于驅(qū)動(dòng)X軸自動(dòng)運(yùn)動(dòng)并控制探測(cè)器5在X軸上的運(yùn)動(dòng)；探測(cè)器控制部9控制探測(cè)器5實(shí)現(xiàn)正常的觸測(cè)；數(shù)據(jù)處理部10對(duì)輸入的Υ、Ζ軸坐標(biāo)值存儲(chǔ)，根據(jù)X軸絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和方向自動(dòng)計(jì)算被測(cè)點(diǎn)的X軸坐標(biāo)，并將上述坐標(biāo)輸出到顯示屏上。測(cè)量時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部8驅(qū)動(dòng)X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4帶動(dòng)探測(cè)器機(jī)構(gòu)5觸測(cè)待測(cè)工件26的表面測(cè)點(diǎn)，以第一個(gè)測(cè)點(diǎn)為X方向的基準(zhǔn)零點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)控制部8對(duì)X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4發(fā)出指定的回退指令，再基于待測(cè)工件26的輪廓數(shù)據(jù)給出驅(qū)動(dòng)X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的前進(jìn)指令，當(dāng)探測(cè)器5探測(cè)到一定的壓力檻值時(shí)便停止X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的運(yùn)轉(zhuǎn)，并記錄下電機(jī)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，數(shù)據(jù)處理部10根據(jù)電機(jī)回退距離和測(cè)針31觸測(cè)到測(cè)點(diǎn)時(shí)絲杠前進(jìn)距離之差計(jì)算出被測(cè)點(diǎn)X軸向的坐標(biāo)值并進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。Y、Z軸坐標(biāo)值則分別由Y軸測(cè)量副20、Ζ軸測(cè)量副23讀取并輸入到數(shù)據(jù)處理部10當(dāng)中。通過(guò)上述過(guò)程，完成曲面上每個(gè)點(diǎn)Χ、Υ、Ζ軸坐標(biāo)的測(cè)量。采用本實(shí)施方式的曲面測(cè)量裝置1，具有如下效果:由于探測(cè)器機(jī)構(gòu)5采用了誤差為微米級(jí)的高精度位移傳感器，因此能提高曲面測(cè)量裝置I的測(cè)量精度。由于曲面測(cè)量裝置I結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便，對(duì)測(cè)量裝置的安放基礎(chǔ)要求不高，因此測(cè)量裝置具有方便移動(dòng)的特點(diǎn)，擴(kuò)大了單臺(tái)設(shè)備在不同場(chǎng)所的利用率。
實(shí)施方式的變形另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，凡能達(dá)到本發(fā)明目的范圍內(nèi)的改進(jìn)、變形等也包含于本發(fā)明。例如，上述實(shí)施方式中，X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4既可以由直流電機(jī)帶動(dòng)，也可以由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)。各導(dǎo)向副既可以采用圓截面導(dǎo)向副，也可以采用矩形截面或三角形截面導(dǎo)向副。
權(quán)利要求
1.一種曲面測(cè)量裝置，該曲面測(cè)量裝置(I)包括曲面測(cè)量裝置主體(2)和控制裝置(3)，曲面測(cè)量裝置主體(2)包含探測(cè)器機(jī)構(gòu)(5)、工件臺(tái)(7)和使探測(cè)器移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)，Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)(6)、Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)(12)，該曲面測(cè)量裝置基于探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)量來(lái)測(cè)量待測(cè)工件，其特征在于:上述探測(cè)器包括探測(cè)器機(jī)構(gòu)(5)和探測(cè)器控制部(9);該測(cè)量裝置X軸的運(yùn)動(dòng)由控制系統(tǒng)控制電機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，Y軸及Z軸的運(yùn)動(dòng)則通過(guò)手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的曲面測(cè)量裝置(I)，其特征在于:X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)由電機(jī)及減速器總成(15)、X軸直線運(yùn)動(dòng)副(13)和X軸導(dǎo)向副(14)組成，X軸驅(qū)動(dòng)控制部⑶由電機(jī)控制器(16)、編碼器(17)等組成。
3.根據(jù)權(quán)利I所要求的曲面測(cè)量裝置(I)，其特征在于:Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)(6)由Y軸直線運(yùn)動(dòng)畐IJ (18)、Y軸導(dǎo)向副(19)和Y軸測(cè)量副(20)組成。
4.根據(jù)權(quán)利I所要求的曲面測(cè)量裝置(I)，其特征在于:Ζ軸測(cè)量機(jī)構(gòu)(12)由Z軸直線運(yùn)動(dòng)副(21)、Z軸導(dǎo)向副(22)和Z軸測(cè)量副(23)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面測(cè)量裝置(1)，其特征在于:工件臺(tái)(7)由載物臺(tái)(24)和可調(diào)工裝夾具(25)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面測(cè)量裝置(I)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理部(10)，具有輸入Y、Z坐標(biāo)值，計(jì)算并存儲(chǔ)X軸觸測(cè)坐標(biāo)值，顯示當(dāng)前采集點(diǎn)坐標(biāo)值的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、6所述的曲面測(cè)量裝置(I)，其特征在于:Χ軸驅(qū)動(dòng)控制部(8)的編碼器(17)記錄電機(jī)及減速器總成(15)的轉(zhuǎn)數(shù)并將之存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)處理部(10)，并用上述數(shù)據(jù)計(jì)算得到觸測(cè)點(diǎn)的X坐標(biāo)值，繼而輸出到數(shù)據(jù)處理部的顯示屏上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種曲面測(cè)量裝置，其包括曲面測(cè)量裝置主體和控制裝置。曲面測(cè)量裝置主體包括X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器機(jī)構(gòu)、Y軸測(cè)量機(jī)構(gòu)、Z軸測(cè)量機(jī)構(gòu)、工件臺(tái)和測(cè)量裝置機(jī)身?？刂蒲b置包括控制X軸自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)控制部，使傳感器及測(cè)針正常動(dòng)作的探測(cè)器控制部，能輸入、計(jì)算、存儲(chǔ)并顯示所采集點(diǎn)坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)處理部。整個(gè)發(fā)明采用高精度的步進(jìn)電機(jī)、編碼器以及位移傳感器來(lái)保證測(cè)量精度。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是X軸自動(dòng)進(jìn)給，測(cè)量各點(diǎn)的X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)則通過(guò)各自的測(cè)量副讀出，實(shí)現(xiàn)零部件曲面測(cè)量功能；該機(jī)不需要固定在地面，便于移動(dòng)到不同的場(chǎng)所進(jìn)行零部件測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B21/20GK103148825SQ20131005105
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者周長(zhǎng)峰, 賈倩, 富文軍, 楊陽(yáng), 李新仁, 王笛, 袁王鋒 申請(qǐng)人:山東交通學(xué)院