CN102059588A - 齿轮测量系统、齿轮测量方法及专用手持活动式光学逆反射器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了测量精度高的齿轮测量系统、齿轮测量方法及专用手持活动式光学逆反射器。该系统的全局测量设备采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪，与所述至少三台激光干涉追踪仪配合使用从而对被测齿轮进行空间定位的手持活动式光学逆反射器，以及用于与前端测量设备的可活动部分刚性联接的固定式光学逆反射器，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构。该测量系统及测量方法能够精确对直径为3000～10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大型高精度齿轮进行测量，提高了特大型高精度齿轮的制造水平。
Description
技术领域
本发明涉及特大型齿轮的在位测量系统及测量方法。针对特大型齿轮检测时测量空间范围超大，被测特征量细微、类型多样，局部测量空间复杂的技术难点，该测量系统及测量方法采用了将大范围空间全局测量和较小尺寸的近距离前端测量相结合的组合测量体制。
背景技术
本领域将直径大于3000mm的齿轮定义为特大型齿轮。
目前世界最大的齿轮测量中心德国Klingelnberg公司的P300最大可测直径为3000mm。而对于直径大于3000mm的特大型齿轮，由于没有独立的测量仪器，目前唯一的检测方法是直接将齿轮测量装置集成于齿轮加工机床上进行在位测量，并根据测量结果对机床参数实时调整。然而，这种在位测量系统必须依赖于机床自身的精度，如果机床自身产生问题，将直接影响到测量精度，而且很难获知和分离由于机床带来的测量误差。因此，上述的在位测量方式难以满足直径为3000～10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大型高精度齿轮的测量要求。开发出不受加工机床精度影响的特大型齿轮在位检测技术一直是困扰本领域的技术难题。
然而，要使特大型齿轮的在位检测不受加工机床精度的影响，又面临着测量空间范围超大，而局部测量特征复杂、精密、类型多样的技术难点和矛盾。为了解决这个矛盾和难点，本发明采用了一个基本的思路，即将大范围空间全局测量和近距离小范围局域测量相结合，构成组合测量体制，以全局测量设备作为全局整体精度控制手段，建立全局坐标控制与约束，以局域测量设备实现不同类型的齿轮局部参数坐标测量，在测量软件配合下获取被测特大型齿轮的几何参数，如几何尺寸、齿廓、螺旋线、接触线齿厚、齿距等。
已经有人对上述的组合测量体制进行了实践。比如公开号为CN101551240A的中国发明专利申请就公开了一种基于激光跟踪技术的大型齿轮测量方法，其主要步骤为：1)利用激光跟踪仪建立被测齿轮的端平面和基准轴线；2)确定被测齿轮和三坐标测量单元的位置；3)调整三坐标测量单元相对于被测齿轮的位置并对参数进行测量。该申请实际上就是通过激光跟踪仪作为全局测量设备来实现上述基本思路中所说的大范围空间全局测量，通过三坐标测量单元作为前端测量设备来实现近距离前端测量，通过其步骤2)确定了被测齿轮和三坐标测量单元的位置，也就实现了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制。虽然通过该方法在位测量大型齿轮不再受加工机床精度的影响，但仍存在如下问题：
首先，激光跟踪仪采用的是角度传感和测长相结合的球坐标测量原理(可参考公开号为CN101371160A的发明专利公开文本中记载的激光跟踪仪及其测量原理)，在长距离测量时受到角度测量精度的影响，随着距离增加，空间坐标测量精度明显下降。以精度最高的Leica最新型号激光跟踪仪AT901-LR为例，其测量10m处的空间点坐标时测距不确定度为10微米，角度不确定度±10μm+5μm/m，则总的坐标点测量不确定度为
而大型风力发电、大型锻压设备、大型冶金设备以及大型船舶传动装置所需齿轮大多是直径为3000～10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大型高精度齿轮。如下表所示，GB/T10095.1-2001中规定直径3000～10000mm，模数大于6mm的6级精度的齿轮精度要求为：
| 项目 | 分度圆直径3m | 分度圆直径10m |
| 单齿距极限偏差±fpt | ≥18μm | ≥27μm |
| 齿距累积总公差Fp | ≥113μm | ≥182μm |
| 齿廓总公差Fa | ≥31μm | ≥47μm |
| 齿廓形状公差ffa | ≥24μm | ≥36μm |
| 齿廓倾斜极限偏差±fHa | ≥20μm | ≥29μm |
| 螺旋线总公差Fβ(齿宽40mm以上) | ≥21μm | ≥29μm |
| 螺旋线形状公差ffβ(齿宽40mm以上) | ≥15μm | ≥20μm |
| 螺旋线倾斜极限偏差±fHβ(齿宽40mm以上) | ≥15μm | ≥20μm |
| 径向跳动公差Fr | ≥90μm | ≥144μm |
可见，使用激光跟踪仪进行大范围空间坐标测量的精度不能满足这类齿轮的测量要求。
其次，三坐标测量单元采用的是机械接触式传感器，易对测量结果产生不利影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供测量精度高的齿轮测量系统及齿轮测量方法。
本申请齿轮测量系统包括全局测量设备、前端测量设备以及分别与所述的全局测量设备和前端测量设备相连的数据处理系统，所述全局测量设备采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪，与所述至少三台激光干涉追踪仪配合使用从而对被测齿轮进行空间定位的手持活动式光学逆反射器，以及用于与前端测量设备的可活动部分刚性联接的固定式光学逆反射器，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构。
上述齿轮测量系统相比于现有齿轮测量系统采用了多路激光干涉追踪系统实现全局测量。多路激光干涉追踪系统的测量原理是已有技术，具体可参见“多路法激光跟踪干涉测量系统的研究，张国雄等，天津大学学报，2003年，第36卷，第1期”中的介绍。但是，就目前的多路激光干涉追踪系统而言，其中所使用的光学逆反射器均为固定式光学逆反射器，即在使用时必须通过联接件将其刚性固定到被测物上并随着被测物一起运动。比如授权公告号为CN1078703C的发明专利所公开的一种目标空间位置及姿态激光跟踪测量系统中所公开的目标反射镜组合。基于上述原因，现有的多路激光干涉追踪系统只能用于对活动物体的跟踪测量，比如对机床主轴运动轨迹的校验等等，因而不可能直接用于对处于静止状态下的特大型齿轮进行测量。由此可见，由于固定式光学逆反射器使用上的局限，不可能直接将现有多路激光干涉追踪系统直接运用于齿轮测量。对于本发明而言，为了实现将多路激光干涉追踪技术在齿轮测量上的应用，本发明的技术方案中还包含了一种手持活动式光学逆反射器。该手持活动式光学逆反射器由测量者手持进行操作，其结构包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构。可见，由于手持活动式光学逆反射器的出现，能够克服现有多路激光干涉追踪系统不能用于对齿轮进行空间定位的技术困难。因此，本发明相比现有技术具有明显的实质性特点。
由于多路激光干涉追踪系统利用的是基于测长多边形的空间坐标测量方式，测量时采用三个以上的激光干涉追踪仪同时从不同空间位置跟踪并测量被测点相对于激光干涉追踪仪的距离，由距离多边形约束解算被测点空间坐标。这种测量方法不涉及角度测量，因此具有很高的精度。比如同样10m处空间点，以三路激光追踪测长技术分别测量X、Y、Z轴，单台测距精度为0.2μm+0.3μm/m，由其建立三个激光干涉测长解算坐标测量不确定度为可见，对于空间点坐标测量，由于激光跟踪仪角度测量误差的放大，导致测量不确定度较大，即使使用精度最高的Leica最新型号激光跟踪仪AT901-LR的测量不确定度仍为60.83μm，即测量系统的不确定度已经超过直径3000～10000mm，模数大于6mm的六级精度等级齿轮单齿距极限偏差、齿廓总公差、齿廓形状公差、齿廓倾斜极限偏差、螺旋线总公差、螺旋线形状公差、螺旋线倾斜极限偏差多项精度要求；而改由多路激光干涉测长系统测量，由于不涉及角度测量，测量不确定度为5.5μm，测量精度要大大高于激光跟踪测量，可完全满足测量要求。因此，本发明相比现有技术还具有显著的进步。
多路激光干涉追踪系统最少需要三台激光干涉追踪仪，理论上激光干涉追踪仪越多精度越高。但采用过多的激光干涉追踪仪，不仅昂贵，而且布局配置等也更复杂，要求更高，且精度提高有限。因此作为一种优选的配置形式，所述多路激光干涉追踪系统采用四台激光干涉追踪仪，这四台激光干涉追踪仪分别设置在靠近由这四台激光干涉追踪仪所构成的测量区间的四个边角的位置，所述前端测量设备与该被测齿轮均位于所述的测量区间的内侧。根据多路激光干涉追踪技术的特点，上述这种布置方式有利于利用冗余数据完成自标定各激光干涉追踪仪的自身坐标。
作为手持活动式光学逆反射器中的定位结构的具体方式，所述定位结构包括用于与被测齿轮的中心孔的孔壁相接触的定位本体，以及设置在该定位本体的上端并安装有所述反射镜的定位座，使用时当所述定位本体沿着被测齿轮的中心孔的孔壁做圆周运动时，所述定位座的下端面与被测齿轮的基准端面保持贴合。在定位本体沿着被测齿轮的中心孔的孔壁做做圆周运动的过程中，通过前述的至少三台激光干涉追踪仪对手持活动式光学逆反射器上的反射镜进行激光跟踪，可同时建立被测齿轮中心孔的轴线以及被测齿轮的基准端面。将所述被测齿轮中心孔的轴线与被测齿轮的基准端面的交点定义为被测齿轮坐标系σ1的坐标中心点，这样对被测齿轮进行了空间定位。上述定位结构的优点在于通过其运动可同时建立被测齿轮中心孔的轴线以及被测齿轮的基准端面，因此测量效率较高。
当然，对定位本体的结构设计因考虑尽量减小测量误差。因此本发明还对上述定位本体进行了如下的具体设计。即，所述定位本体包括上端安装有所述定位座的支撑杆，以及设置在该支撑杆下端的旋转体，该定位本体通过所述的旋转体与被测齿轮的中心孔的孔壁接触，并且该旋转体与所述反射镜同轴设置。该设计的优点在于：1)通过设置旋转体可减小定位本体与被测齿轮的中心孔的孔壁之间的接触面积，这样就可以避免由于定位本体与被测齿轮的中心孔的孔壁之间的接触面积过大而产生的因定位本体的制造误差造成对测量结果的显著影响；2)由于旋转体与所述反射镜同轴设置，因此即便定位本体在移动过程中发生了自转，也不会导致反射镜的中心点偏离其预订的运行轨迹，对至少三台激光干涉追踪仪的激光跟踪测距不会产生影响。
在本说明书的背景技术中已经提到，目前进行大型齿轮测量的前端测量设备所采用的是三坐标测量单元，而三坐标测量单元采用的是机械接触式传感器，易对测量结果产生影响。为了克服这种机械接触式测量所产生的问题，本申请中的前端测量设备包括正交坐标测量装置以及安装在该正交坐标测量装置的活动主轴上的激光位移传感器。通过安装在正交坐标测量装置的活动主轴上的激光位移传感器能够实现采用激光三角测量法对被测齿轮的轮廓进行激光扫描测量，因此测量过程中不会与被测齿轮接触，也就克服了目前机械接触式测量所产生的各种问题。激光三角测量法虽然是现有技术，但目前并未在大型或特大型齿轮的高精度测量领域有所应用。本发明为了克服采用三坐标测量单元所产生的问题，采取了将由多路激光干涉追踪技术所进行的全局测量与由激光三角测量法所进行的前端测量相结合的组合测量体制，从而利用多路激光干涉追踪技术来实现对激光位移传感器的精确定位，为激光三角法在大型或特大型齿轮测量上的运用扫除了障碍。
本发明的齿轮测量系统采用如下两种方法进行齿轮的测量。
方法一：
该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过至少三台激光干涉追踪仪以及配合使用的手持活动式光学逆反射器对被测齿轮进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、将固定式光学逆反射器加装在前端测量设备的可活动部分上，然后启动该前端测量设备对被测齿轮进行前端测量，同时通过所述的至少三台激光干涉追踪仪实时追踪固定式光学逆反射器的运动轨迹从而获得该固定式光学逆反射器在被测齿轮坐标系σ1中的各瞬时坐标值；
c、通过数据处理系统对前端测量设备的测量数据以及在步骤b中获得的固定式光学逆反射器在被测齿轮坐标系σ1中各瞬时的坐标值进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
其中，所述前端测量设备采用激光三角测量法对被测齿轮的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
方法二：
该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过至少三台激光干涉追踪仪以及配合使用的手持活动式光学逆反射器对被测齿轮进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、通过所述的至少三台激光干涉追踪仪以及配合使用的固定式光学逆反射器对前端测量设备进行空间定位，建立该前端测量设备中正交坐标测量装置的正交标系σ2，并通过坐标变换建立所述被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系；
c、通过该前端测量设备对被测齿轮进行前端测量，并通过数据处理系统对前端测量设备的测量数据、测量过程中正交坐标测量装置中活动主轴相对正交标系σ2的坐标变化以及在步骤b中获得的被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
其中，所述前端测量设备采用激光三角测量法对被测齿轮的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
本发明还提供了专用于上述系统及方法的手持活动式光学逆反射器，该手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构。
作为手持活动式光学逆反射器中的定位结构的具体方式，所述定位结构包括用于与被测齿轮的中心孔的孔壁相接触的定位本体，以及设置在该定位本体的上端并安装有所述反射镜的定位座，使用时当所述定位本体沿着被测齿轮的中心孔的孔壁周向运动时，所述定位座的下端面与被测齿轮的基准端面保持贴合。
本发明还对上述定位本体进行了如下的具体设计：所述定位本体包括上端安装有所述定位座的支撑杆，以及设置在该支撑杆下端的旋转体，该定位本体通过所述的旋转体与被测齿轮的中心孔的孔壁接触，并且该旋转体与所述反射镜同轴设置。
作为进一步改进，所述旋转体呈圆盘状。
本发明的有益效果是：本申请的测量系统及测量方法能够精确对直径为3000～10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大型高精度齿轮进行测量，提高的特大型高精度齿轮的制造水平。
附图说明
图1为本申请齿轮测量系统的结构示意图。
图2为本申请齿轮测量系统中前端测量设备的工作状态图。
图3～图8分别为本申请齿轮测量系统中各种手持活动式光学逆反射器的使用状态图。
图中标记为：被测齿轮坐标系σ1、正交标系σ2、激光干涉追踪仪1、测量区间2、被测齿轮3、前端测量设备4、活动主轴5、激光位移传感器6、正交坐标测量装置7、反射镜8、定位座9、支撑杆10、旋转体11、全局测量设备12、手持活动式光学逆反射器13、旋转体14、定位本体15、固定式光学逆反射器16、中心孔17、基准端面18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1～图8所示的齿轮测量系统，包括全局测量设备12、前端测量设备4以及分别与所述的全局测量设备12和前端测量设备4相连的数据处理系统，所述全局测量设备12采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括四台激光干涉追踪仪1，与所述四台激光干涉追踪仪1配合使用从而对被测齿轮3进行空间定位的手持活动式光学逆反射器13，以及用于与前端测量设备4的可活动部分刚性联接的固定式光学逆反射器16，所述手持活动式光学逆反射器13包括反射镜8以及与所述反射镜8联接并用于使该手持活动式光学逆反射器13在被测齿轮3的基准面上沿特定方向运动的定位结构，该定位结构包括用于与被测齿轮3的中心孔17的孔壁相接触的定位本体15，以及设置在该定位本体15的上端并安装有所述反射镜8的定位座9，使用时当所述定位本体15沿着被测齿轮3的中心孔17的孔壁周向运动时，所述定位座9的下端面与被测齿轮3的基准端面18保持紧贴状态；此外，所述四台激光干涉追踪仪1分别设置在靠近由这四台激光干涉追踪仪1所构成的测量区间2的四个边角的位置，所述前端测量设备4与该被测齿轮3均位于所述的测量区间2的内侧；此外，为了克服现有前端测量设备因机械接触式测量所产生的问题，本发明中的前端测量设备4包括正交坐标测量装置7以及安装在该正交坐标测量装置7的活动主轴5上的激光位移传感器6。
反射镜8最好采用“猫眼”反射镜，但也可以采用角隅棱镜、角锥棱镜或平面反射镜等。
该齿轮测量系统采用如下两种方法进行齿轮的测量。
方法一：
该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过四台激光干涉追踪仪1以及配合使用的手持活动式光学逆反射器13对被测齿轮3进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器13包括反射镜8以及与所述反射镜8联接并用于使该手持活动式光学逆反射器13在被测齿轮3的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、将固定式光学逆反射器16加装在前端测量设备4的可活动部分上，然后启动该前端测量设备4对被测齿轮3进行前端测量，同时通过所述的四台激光干涉追踪仪1实时追踪固定式光学逆反射器16的运动轨迹从而获得该固定式光学逆反射器16在被测齿轮坐标系σ1中的各瞬时坐标值；
c、通过数据处理系统对前端测量设备4的测量数据以及在步骤b中获得的固定式光学逆反射器16在被测齿轮坐标系σ1中各瞬时的坐标值进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
其中，所述前端测量设备4采用激光三角测量法对被测齿轮3的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
方法二：
该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过四台激光干涉追踪仪1以及配合使用的手持活动式光学逆反射器13对被测齿轮3进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器13包括反射镜8以及与所述反射镜8联接并用于使该手持活动式光学逆反射器13在被测齿轮3的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、通过所述的四台激光干涉追踪仪1以及配合使用的固定式光学逆反射器16对前端测量设备4进行空间定位，建立该前端测量设备4中正交坐标测量装置7的正交标系σ2，并通过坐标变换建立所述被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系；
c、通过该前端测量设备4对被测齿轮3进行前端测量，并通过数据处理系统对前端测量设备4的测量数据、测量过程中正交坐标测量装置7中活动主轴5相对正交标系σ2的坐标变化以及在步骤b中获得的被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
其中，所述前端测量设备4采用激光三角测量法对被测齿轮3的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
申请人需要特别指出的是，方法二的步骤b中建立该前端测量设备4中正交坐标测量装置7的正交标系σ2的具体方法与本说明书背景技术中提及的公开号为CN101551240A的中国发明专利申请所公开的大型齿轮测量方法中的相关内容一致。
实施例1
如图5所示，所述定位本体15为一个上端安装有所述定位座9并与所述反射镜8同轴设置长圆柱结构。使用时该长圆柱结构的外圆柱面与被测齿轮3的中心孔17的孔壁的内圆柱面相切从而进行径向定位。由于该长圆柱结构的外圆柱面与被测齿轮3的中心孔17的孔壁的内圆柱面之间的切线多数情况下为一直线，因此其直线度误差将对测量结果产生一定影响。
实施例2
如图6所示，所述定位本体15包括上端安装有所述定位座9的支撑杆10，以及设置在该支撑杆10下端的旋转体11，该定位本体15通过所述的旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触，并且该旋转体11与所述反射镜8同轴设置；其中，该旋转体11为球形。测量时旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁的内圆柱面点接触，因此该接触点有可能位于所述孔壁表面粗糙度的轮廓峰值或者轮廓谷值处，因此被测齿轮3的中心孔17的孔壁的表面粗糙度将对测量结果产生一定影响。
实施例3
如图3所示，所述定位本体15包括上端安装有所述定位座9的支撑杆10，以及设置在该支撑杆10下端的旋转体11，该定位本体15通过所述的旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触，并且该旋转体11与所述反射镜8同轴设置；其中，该旋转体11呈圆盘状。这样，旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁的内圆柱面之间为且接触面积较小的面接触，既可以避免实施例1中直线度误差对测量结果产生的影响，又可以避免实施例2中接触面粗糙度对测量结果产生的影响。
实施例4
上述实施例1～3均针对被测齿轮3的中心孔17为直孔的情况。当被测齿轮3的中心孔17为锥孔，可采取图7所示的手持活动式光学逆反射器13。如图7所示，支撑杆10上串联了两个与所述反射镜8同轴设置的球状旋转体11和球状旋转体14，且下端的旋转体11直径大于上面的旋转体14。这样，可根据中心孔17锥度的大小，选择由旋转体11或旋转体14与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触。但是，该手持活动式光学逆反射器13同样存在因接触面粗糙度对测量结果产生影响的问题；并且，在对同一中心孔17进行多次测量时，也可能出现一次由旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触，而另一次又由旋转体14与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触的问题，造成测量误差。
实施例5
如图8，该手持活动式光学逆反射器13在实施例4的基础上将旋转体11和旋转体14改为圆盘状，可避免接触面粗糙度对测量结果产生的影响。但是同样存在对同一中心孔17进行多次测量时，可能出现一次由旋转体11与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触，而另一次又由旋转体14与被测齿轮3的中心孔17的孔壁接触的问题，造成测量误差的问题。
实施例6
为了克服实施例4和实施例5的问题，实施例6采用了与实施例3相同结构但支撑杆10的长度尺寸有所增长的手持活动式光学逆反射器13来测量锥度较大的中心孔17。对于中心孔17锥度问题，可以做一系列尺寸不同但结构如实施例3所说的手持活动式光学逆反射器13，可满足不同锥度的要求和测量不同断面的要求。
Claims (14)
1.齿轮测量系统，包括全局测量设备(12)、前端测量设备(4)以及分别与所述的全局测量设备(12)和前端测量设备(4)相连的数据处理系统，其特征在于：所述全局测量设备(12)采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪(1)，与所述至少三台激光干涉追踪仪(1)配合使用从而对被测齿轮(3)进行空间定位的手持活动式光学逆反射器(13)，以及用于与前端测量设备(4)的可活动部分刚性联接的固定式光学逆反射器(16)，所述手持活动式光学逆反射器(13)包括反射镜(8)以及与所述反射镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(13)在被测齿轮(3)的基准面上沿特定方向运动的定位结构。
2.如权利要求1所述的齿轮测量系统，其特征在于：所述多路激光干涉追踪系统采用四台激光干涉追踪仪(1)，这四台激光干涉追踪仪(1)分别设置在靠近由这四台激光干涉追踪仪(1)所构成的测量区间(2)的四个边角的位置，所述前端测量设备(4)与该被测齿轮(3)均位于所述的测量区间(2)的内侧。
3.如权利要求1所述的齿轮测量系统，其特征在于：所述定位结构包括用于与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁相接触的定位本体(15)，以及设置在该定位本体(15)的上端并安装有所述反射镜(8)的定位座(9)，使用时当所述定位本体(15)沿着被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁做圆周运动时，所述定位座(9)的下端面与被测齿轮(3)的基准端面(18)保持紧贴状态。
4.如权利要求3所述的齿轮测量系统，其特征在于：所述定位本体(15)包括上端安装有所述定位座(9)的支撑杆(10)，以及设置在该支撑杆(10)下端的旋转体(11)，该定位本体(15)通过所述的旋转体(11)与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁接触，并且该旋转体(11)与所述反射镜(8)同轴设置。
5.如权利要求4所述的齿轮测量系统，其特征在于：所述旋转体(11)呈圆盘状。
6.如权利要求1～5中任意一项权利要求所述的齿轮测量系统，其特征在于：所述前端测量设备(4)包括正交坐标测量装置(7)以及安装在该正交坐标测量装置(7)的活动主轴(5)上的激光位移传感器(6)。
7.齿轮测量方法，该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过至少三台激光干涉追踪仪(1)以及配合使用的手持活动式光学逆反射器(13)对被测齿轮(3)进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器(13)包括反射镜(8)以及与所述反射镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(13)在被测齿轮(3)的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、将固定式光学逆反射器(16)加装在前端测量设备(4)的可活动部分上，然后启动该前端测量设备(4)对被测齿轮(3)进行前端测量，同时通过所述的至少三台激光干涉追踪仪(1)实时追踪固定式光学逆反射器(16)的运动轨迹从而获得该固定式光学逆反射器(16)在被测齿轮坐标系σ1中的各瞬时坐标值；
c、通过数据处理系统对前端测量设备(4)的测量数据以及在步骤b中获得的固定式光学逆反射器(16)在被测齿轮坐标系σ1中各瞬时的坐标值进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
8.如权利要求8所述的齿轮测量方法，其特征在于：所述前端测量设备(4)采用激光三角测量法对被测齿轮(3)的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
9.齿轮测量方法，该方法采用了将全局测量和前端测量相结合的组合测量体制，并具体包括如下步骤：
a、通过至少三台激光干涉追踪仪(1)以及配合使用的手持活动式光学逆反射器(13)对被测齿轮(3)进行空间定位，建立被测齿轮坐标系σ1；其中，所述手持活动式光学逆反射器(13)包括反射镜(8)以及与所述反射镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(13)在被测齿轮(3)的基准面上沿特定方向运动的定位结构；
b、通过所述的至少三台激光干涉追踪仪(1)以及配合使用的固定式光学逆反射器(16)对前端测量设备(4)进行空间定位，建立该前端测量设备(4)中正交坐标测量装置(7)的正交标系σ2，并通过坐标变换建立所述被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系；
c、通过该前端测量设备(4)对被测齿轮(3)进行前端测量，并通过数据处理系统对前端测量设备(4)的测量数据、测量过程中正交坐标测量装置(7)中活动主轴(5)相对正交标系σ2的坐标变化以及在步骤b中获得的被测齿轮坐标系σ1与正交标系σ2的关系进行综合数据处理，得到齿轮测量结果。
10.如权利要求9所述的齿轮测量方法，其特征在于：所述前端测量设备(4)采用激光三角测量法对被测齿轮(3)的轮廓进行激光扫描从而实现所说的前端测量。
11.专用于上述系统及方法的手持活动式光学逆反射器，其特征在于：该手持活动式光学逆反射器包括反射镜(8)以及与所述反射镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(13)在被测齿轮(3)的基准面上沿特定方向运动的定位结构。
12.如权利要求11所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于：所述定位结构包括用于与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁相接触的定位本体(15)，以及设置在该定位本体(15)的上端并安装有所述反射镜(8)的定位座(9)，使用时当所述定位本体(15)沿着被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁做圆周运动时，所述定位座(9)的下端面与被测齿轮(3)的基准端面(18)保持紧贴状态。
13.如权利要求12所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于：所述定位本体(15)包括上端安装有所述定位座(9)的支撑杆(10)，以及设置在该支撑杆(10)下端的旋转体(11)，该定位本体(15)通过所述的旋转体(11)与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁接触，并且该旋转体(11)与所述反射镜(8)同轴设置。
14.如权利要求13所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于：所述旋转体(11)呈圆盘状。
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