CN103148825A

CN103148825A - 曲面测量装置

Info

Publication number: CN103148825A
Application number: CN2013100510550A
Authority: CN
Inventors: 周长峰; 贾倩; 富文军; 杨阳; 李新仁; 王笛; 袁王锋
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种曲面测量装置，其包括曲面测量装置主体和控制装置。曲面测量装置主体包括X轴驱动机构、探测器机构、Y轴测量机构、Z轴测量机构、工件台和测量装置机身。控制装置包括控制X轴自动运动的X轴驱动控制部，使传感器及测针正常动作的探测器控制部，能输入、计算、存储并显示所采集点坐标值的数据处理部。整个发明采用高精度的步进电机、编码器以及位移传感器来保证测量精度。其主要创新点是X轴自动进给，测量各点的X坐标，Y坐标、Z坐标则通过各自的测量副读出，实现零部件曲面测量功能；该机不需要固定在地面，便于移动到不同的场所进行零部件测量。

Description

曲面测量装置

技术领域

本发明涉及一种逆向测量设备，具体地说是一种用于零部件曲面测量的装置。

背景技术

曲面测量即获取零部件的曲面外形数据一直是测量领域比较重要的研究方向。

当前的曲面测量装置一般采用划线仪的形式，或是触头测针沿曲线扫掠的形式，存在效率低，测量精度不高的问题。而且，当前的点接触式曲面测量装置体积大，制造成本高，移动不便，限制了这类装置在一些现场场合的应用。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有曲面点接触测量技术的不足，提供一种结构简单、移动方便且能高精度测量工件曲面形状的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种曲面测量装置，包括X轴驱动机构、Y轴测量机构、Z轴测量机构、探测器机构、机身、工件台、X轴驱动控制部、探测器控制部、数据处理部。

曲面测量装置机身其特征在于用角钢及钢板焊接而成，在底部安装有四个高度可调的螺栓，通过这四个螺栓调节机身水平度。

X轴驱动机构直接安装在机身上，通过电机与X轴一端相连，X轴驱动控制部控制电机运动以带动X轴及安装在X轴托板上的Y轴及Z轴测量机构运动，由编码器对电机转动圈数计数，计算得到X轴转动的圈数并存储到数据处理部。

探测器安装在Y轴测量机构上，Y轴测量机构安装在Z轴测量机构上，Z轴测量机构安装在X轴托板上。通过Y轴、Z轴的直线运动副调整探测器在Y轴及Z轴上的位置，并将相应的坐标值输入到数据处理部。

数据处理部根据测头测量前的位置以及触测到测点时丝杠转过的圈数计算出每次触测曲面测点的实际坐标，并输出到显示屏上。

本发明的曲面测量装置以测量开始时第一次触测点的X坐标作为基准，触测完第一点后，将该位置记为参考零点，之后回退一定的距离，再进行触测，得到两次触测时的距离差，以此得到每个测点的X坐标。探测器采用误差为微米级的传感器，在对整个系统进行校正后，自动触测得到的测点X坐标值具有很高的测量精度。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的曲面测量装置的框图。

图2是表示本发明上述实施方式的曲面测量装置正视图。

图3是表示本发明上述实施方式的曲面测量装置的俯视图。

图4是表示本发明上述实施方式的曲面测量装置的右视图。

附图标号说明：

1、曲面测量装置，2、曲面测量装置主体，3、控制装置，4、X轴驱动机构，5、探测器机构，6、Y轴测量机构，7、工件台，8、X轴驱动控制部，9、探测器控制部，10、数据处理部，11、测量装置机身，12、Z轴测量机构，13、X轴直线运动副，14、X轴导向副，15、电机及减速器总成，16、电机控制器，17、编码器，18、Y轴直线运动副，19、Y轴导向副，20、Y轴测量副，21、Z轴直线运动副，22、Z轴导向副，23、Z轴测量副，24、载物台，25、可调工装夹具，26、待测工件，27、探测器座，28、探测器夹紧块，29、传感器，30、加长杆，31、测针。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的一实施方式。

图1是本发明的一实施方式的曲面测量装置1的框图。

如图1所示，曲面测量装置1包括曲面测量装置主体2和用于控制曲面测量装置的控制装置3。

图2是表示曲面测量装置1的正视图。在图2中，将向上作为Z轴正向，将向右作为X轴正向，Y轴正向由右手定则来确定。

如图1、图2及图3所示，曲面测量装置主体2包括X轴驱动机构4、Y轴测量机构6、Z轴测量机构12、探测器机构5、工件台7、测量装置机身11。

如图2、图3所示，X轴驱动机构4包括X轴直线运动副13、X轴导向副14、电机及减速器总成15。电机转动时，带动X轴直线运动副13运动，从而使Y轴6、Z轴12及探测器机构5运动。改变电机两端电压时电机反转，从而实现X轴自动运动。

如图2、图3、图4所示，Y轴测量机构6由Y轴直线运动副18、Y轴导向副19、Y轴测量副20组成，该机构实现Y方向的运动及坐标读取。

如图2、图3、图4所示，Z轴测量机构12由Z轴直线运动副21，Z轴导向副22、Z轴测量副23组成，该机构实现Z方向的运动及坐标读取。

如图2、图3所示，探测器机构5包括探测器座27、探测器夹紧块28，以及用于测量的传感器29、加长杆30、测针31，上述装置安装在Y轴测量机构6上，随Y轴测量机构6一起运动。

如图2、图3所示，工件台7由载物台24、可调工装夹具25、待测工件26组成。

如图1、图2、图3、图4所示的曲面测量装置主体2，其特征在于探测器机构5安装在Y轴测量机构6上，Y轴测量机构6安装在Z轴测量机构12上，Z轴测量机构12安装在X轴驱动机构4上，X轴驱动机构4、工件台7安装于曲面测量装置主体2的机身11上，因此X轴的自动运动带动探测器沿X轴方向反复移动，完成不同测点X轴坐标值的触测。

如图1所示，控制装置3包括X轴驱动控制部8、探测器控制部9和数据处理部10。X轴驱动控制部8由电机控制器16、编码器17组成，X轴驱动控制部8用于驱动X轴自动运动并控制探测器5在X轴上的运动；探测器控制部9控制探测器5实现正常的触测；数据处理部10对输入的Y、Z轴坐标值存储，根据X轴丝杠转动圈数和方向自动计算被测点的X轴坐标，并将上述坐标输出到显示屏上。

测量时，驱动控制部8驱动X轴驱动机构4带动探测器机构5触测待测工件26的表面测点，以第一个测点为X方向的基准零点。驱动控制部8对X轴驱动机构4发出指定的回退指令，再基于待测工件26的轮廓数据给出驱动X轴驱动机构4的前进指令，当探测器5探测到一定的压力槛值时便停止X轴驱动机构4的运转，并记录下电机所转过的圈数，数据处理部10根据电机回退距离和测针31触测到测点时丝杠前进距离之差计算出被测点X轴向的坐标值并进行存储和显示。Y、Z轴坐标值则分别由Y轴测量副20、Z轴测量副23读取并输入到数据处理部10当中。通过上述过程，完成曲面上每个点X、Y、Z轴坐标的测量。

采用本实施方式的曲面测量装置1，具有如下效果：

由于探测器机构5采用了误差为微米级的高精度位移传感器，因此能提高曲面测量装置1的测量精度。

由于曲面测量装置1结构简单、拆装方便，对测量装置的安放基础要求不高，因此测量装置具有方便移动的特点，扩大了单台设备在不同场所的利用率。

实施方式的变形

另外，本发明并不限定于上述实施方式，凡能达到本发明目的范围内的改进、变形等也包含于本发明。

例如，上述实施方式中，X轴驱动机构4既可以由直流电机带动，也可以由步进电机带动。各导向副既可以采用圆截面导向副，也可以采用矩形截面或三角形截面导向副。

Claims

1.一种曲面测量装置，该曲面测量装置(1)包括曲面测量装置主体(2)和控制装置(3)，曲面测量装置主体(2)包含探测器机构(5)、工件台(7)和使探测器移动的X轴驱动机构(4)，Y轴测量机构(6)、Z轴测量机构(12)，该曲面测量装置基于探测器的运动量来测量待测工件，其特征在于：上述探测器包括探测器机构(5)和探测器控制部(9)；该测量装置X轴的运动由控制系统控制电机自动实现，Y轴及Z轴的运动则通过手动实现。

2.根据权利1所述的曲面测量装置(1)，其特征在于：X轴驱动机构(4)由电机及减速器总成(15)、X轴直线运动副(13)和X轴导向副(14)组成，X轴驱动控制部(8)由电机控制器(16)、编码器(17)等组成。

3.根据权利1所要求的曲面测量装置(1)，其特征在于：Y轴测量机构(6)由Y轴直线运动副(18)、Y轴导向副(19)和Y轴测量副(20)组成。

4.根据权利1所要求的曲面测量装置(1)，其特征在于：Z轴测量机构(12)由Z轴直线运动副(21)、Z轴导向副(22)和Z轴测量副(23)组成。

5.根据权利要求1所述的曲面测量装置(1)，其特征在于：工件台(7)由载物台(24)和可调工装夹具(25)组成。

6.根据权利要求1所述的曲面测量装置(1)，其特征在于：数据处理部(10)，具有输入Y、Z坐标值，计算并存储X轴触测坐标值，显示当前采集点坐标值的功能。

7.根据权利要求1、2、6所述的曲面测量装置(1)，其特征在于：X轴驱动控制部(8)的编码器(17)记录电机及减速器总成(15)的转数并将之存储到数据处理部(10)，并用上述数据计算得到触测点的X坐标值，继而输出到数据处理部的显示屏上。