CN109341746A - 一种多系统协同测量校准用立体标准器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器，属于几何量领域。本发明主要由两部分组成，一部分是安放测量目标的四面体坐标架，另一部分是带有热涨释放功能的底座。安放测量目标的四面体坐标架由固定架、靶座、基准立方镜和基准立方镜座组成；热涨释放功能的底座由热涨释放组件、底板、旋转调整钿脚组成。本发明应用于大尺寸测量设备协同测量时的坐标系统一，现场校准，提高现场评定效率。本发明能够有效的保证多系统协同测量校准用立体标准器在宽温度变化范围内的数据稳定，满足多种测量设备协同测量现场快速校准需求，达到现场使用的效果。本发明的大尺寸测量设备包括激光跟踪仪、激光雷达、经纬仪坐标准直、摄影测量、关节臂等测量系统。

Description

一种多系统协同测量校准用立体标准器

技术领域

本发明属于几何量领域，涉及一种多系统协同测量校准用立体标准器，能够直接应用于大尺寸测量设备如激光跟踪仪、激光雷达、经纬仪坐标准直、摄影测量、关节臂等测量系统协同测量时的现场校准。

背景技术

由于不同大尺寸测量设备的原理、测量范围、测量精度不同，为满足大型复杂零部件测量尺寸及精度需求，需要使用多台甚至不同测量设备进行协同测量以达到更高的测量精度需求。而多系统协同测量必然会带来不同测量设备的坐标系统一及现场校准问题，目前定长的标尺很好的解决现场单测量设备的一维校准问题，但是针对现场多系统空间坐标综合测量能力的评定问题尚未解决，尤其是经纬仪测量时，坐标与定向的综合评定问题，空间坐标测量时不同方向的精度评定问题均没有解决。针对以上校准问题，国外AIMESS公司推出了四面体八面体立体标准器，这两种标准器均采用空间立体结构现场拼接方案，即采用带有磁性吸头的等长杆以标准球为连接点拼接成四面体或八面体，由于杆长为定值，拼接后的连接点为定值，球中心为标准值，所以可进行跟踪仪、摄影测量设备的测量能力评定，但这种结构存在拼接后受力易散架问题，同时球心获取需要采用测量标准球面上的多个测量坐标点进行拟合，测量工作量大，并且该标准器不能够进行经纬仪测量系统的评定。

发明内容

本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器要解决的技术问题是：应用于大尺寸测量设备协同测量时的坐标系统一，现场校准，提高现场评定效率。所述大尺寸测量设备包括激光跟踪仪、激光雷达、经纬仪坐标准直、摄影测量、关节臂等测量系统。

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器，主要由两部分组成，一部分是安放测量目标的四面体坐标架，另一部分是带有热涨释放功能的底座。所述的安放测量目标的四面体坐标架由固定架、靶座、基准立方镜和基准立方镜座组成；固定架通过固定管与销孔座焊接而成，焊接后采用三段热处理工艺保证其焊接后的稳定性及热涨系数的稳定，所述底部销孔座用于安装靶座，顶部销孔座用于安装靶座及基准立方镜，四面体坐标架通过四个角点安装固定靶座，通过坐标测量设备配合标准球给出四个空间点的坐标值，六个方向上的标准长度，基准立方镜在同一坐标系下四个面的法矢量值，多测量系统协同测量校准时,测量系统通过获取同一直径的标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标的球心坐标值，或通过经纬仪瞄准获取测量立方镜法矢量，所述测量系统包括激光雷达、关节臂、经纬仪坐标准直、摄影测量系统。所述测量值与立体标准器坐标系对齐后，将得到的测量结果与立体标准器的标准值进行比对，实现多测量系统协同测量时的不同测量设备坐标系统一以及现场校准。所述的热涨释放功能的底座由热涨释放组件、底板、旋转调整钿脚组成；热涨释放组件由导向件和球头连接件组成，球头连接件用于连接固定架的底部销座，导向组件包括导轨、导轨座，导向组件还带有球头座用于连接球头连接件与底板；通过球头连接件与导向件连接时为三点支撑，避免固定架底部销孔与底座的直接连接时由平面度造成的应力，导向件安装方向均通过中心向外，由此限制四面体坐标架的所有自由度的同时四面体坐标架能够进行自由膨胀或收缩，从而避免四面体坐标架热涨系数低、刚度小，底座热涨系数大，由在不同温度下使用直接刚性连接带来的热涨变形问题，保证四面体坐标架上安装的靶座的空间位置与基准立方镜姿态不受温度影响。

作为优选，所述固定架选用殷钢架，固定管选用殷钢管，数量为六个，销孔座选四个殷钢销孔座，其中：底部销孔座选三个殷钢销孔座，顶部销孔座选一个殷钢销孔座，所述靶座选1.5英寸靶座；即殷钢架通过六根殷钢管与四个殷钢销孔座焊接而成，焊接后采用三段热处理工艺保证其焊接后的稳定性及热涨系数的稳定，四个殷钢销孔座中底部三个殷钢销孔座用于安装1.5英寸靶座，顶部殷钢销座用于安装1.5英寸靶座及基准立方镜，四面体坐标架通过四个角点安装1.5英寸靶座。

作为优选，所述标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标尺寸选为：1.5英寸标准球、1.5英寸同心锥窝、1.5英寸反射镜、1.5英寸经纬仪瞄准目标、1.5英寸摄影测量目标。

作为优选，所述三坐标测量设备选三坐标测量机或其他高精度测量设备。

本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器的工作方法为：根据大型复杂零部件测量尺寸及精度需求，规划布置多台或不同测量设备的站点后，将多系统协同测量校准用立体标准器放置在被测零部件附近,并保证多台或不同测量设备测量的可达性。根据测量设备选用相应尺寸的测量目标如标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标，并放置在靶座上，通过测量设备测量相应的测量目标获取测量值，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行坐标系对齐可实现不同测量设备的坐标系统一；坐标系对齐后，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行比对分析则实现多系统协同测量时的校准，由于所述立体标准器通过有限的空间位置点在现场实现对大尺寸测量设备的校准，能够有效提高现场评定效率。

有益效果：

1、本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器，通过固定架上四个角点安装的靶座及一个基准立方镜，配合球目标，采用高精度三坐标测量机稳定给出四个空间点的三维坐标、六个方向上的标准长度，同一坐标系下的基准镜四个面的法矢量值，被测多系统协同测量设备通过切换不同目标实现多测量系统协同测量时的坐标系与四面体坐标架坐标系的统一，通过比对实现现场校准。

2、本发明公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器，固定架采用殷钢材料具有热涨系数小的特点，通过热涨释放组件与底座稳定支撑后既能够稳定支撑，又能够避免由于底座热涨与固定架热涨系数不同导致的应力变形，有效的保证多系统协同测量校准用立体标准器在宽温度变化范围内的数据稳定，满足多种测量设备协同测量现场快速校准需求，达到现场使用的效果。

附图说明

图1是本发明的主体结构图；

图2是本发明的热涨释放组件结构图。

1-靶座、2-基准立方镜、3-固定架、4-调整钿脚、5-底座、6-热涨释放组件、7-球头连接件、8-球杆盖、9-球头座、10-导轨、11-导轨座。

具体实施方式

以下结合附图和实施实例对本发明进一步说明。

参见附图1所示，本发明所述的多系统协同测量校准用立体标准器的主体结构主要包括用于安装1.5英寸靶座1的固定架3及保证尺寸稳定的基准立方镜2，底座5用于安装固定架3。固定架3由八根殷钢管与四个殷钢销孔座焊接而成，1.5英寸靶座1与殷钢销孔座采用销孔配合后通过背部螺纹拧紧固定，基准立方镜2安装在基准立方镜安装座上后通过螺纹拧紧固定在顶部殷钢销孔座上。1.5英寸靶座1内安装有磁性片，能够吸附1.5英寸球型目标到靶座接触面上，保证其具有良好重复定位精度；固定架3焊接后经三段热处理后具有极高的稳定性和极低的热涨系数，从而保证1.5英寸靶座1位置精度及立方镜的法矢量方向。

参见附图2所示，本发明所述的热涨释放组件6由球头连接杆7、球杆盖8、球头座9、导轨10、导轨座11组成。球头连接杆7上端通过螺纹连接固定架3底部的销座，球头连接杆7下端球头通过球头盖8安装在球头座9上，球头座9通过螺纹安装在导轨10上，导轨10通过螺纹安装在导轨座11上，导轨座11安装在底座5的三个支撑端槽内；由于由球头连接杆7与球头座9接触，形成三点支撑，避免了固定架3底部三个殷钢销孔座平面与底座的直接连接由于平面度造成的应力；球头座9与导轨座11通过导轨10连接后，三根导轨10方向均通过中心向外，由此三根线接触一维导轨限制了固定架3的所有自由度的同时可保证固定架3进行自由膨胀或收缩，避免由于固定架3热涨系数低、刚度小，底座5热涨系数大，在不同温度下使用直接刚性连接带来的热涨变形，保障固定架3上安装的1.5英寸靶座1的空间位置与立方镜2姿态不受温度影响。

本实施例公开的一种多系统协同测量校准用立体标准器的工作方法为：根据大型复杂零部件测量尺寸及精度需求，规划布置好多台或不同测量设备的站点后，将多系统协同测量校准用立体标准器放置在被测零部件附近的稳定地面上,并保证多台或不同测量设备测量的可达性。根据测量设备选用相应尺寸的测量目标如标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标等，并放置在靶座1上，通过测量设备测量相应的测量目标获取测量值，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行坐标系对齐可实现不同测量设备的坐标系统一；坐标系对齐后，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行比对分析则可实现多系统协同测量时的校准，由于该立体标准器通过有限的空间位置点在现场实现对大尺寸测量设备的校准，能够有效提高现场评定效率。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多系统协同测量校准用立体标准器，其特征在于：主要由两部分组成，一部分是安放测量目标的四面体坐标架，另一部分是带有热涨释放功能的底座(5)；所述的安放测量目标的四面体坐标架由固定架(3)、靶座(1)、基准立方镜(2)和基准立方镜座组成；固定架(3)通过固定管与销孔座焊接而成，焊接后采用三段热处理工艺保证其焊接后的稳定性及热涨系数的稳定，所述底部销孔座用于安装靶座(1)，顶部销孔座用于安装靶座(1)及基准立方镜(2)，四面体坐标架通过四个角点安装固定靶座(1)，通过坐标测量设备配合标准球给出四个空间点的坐标值，六个方向上的标准长度，基准立方镜(2)在同一坐标系下四个面的法矢量值，多测量系统协同测量校准时,测量系统通过获取同一直径的标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标的球心坐标值，或通过经纬仪瞄准获取测量立方镜法矢量，所述测量系统包括激光雷达、关节臂、经纬仪坐标准直、摄影测量系统；所述测量值与立体标准器坐标系对齐后，将得到的测量结果与立体标准器的标准值进行比对，实现多测量系统协同测量时的不同测量设备坐标系统一以及现场校准；所述的热涨释放功能的底座(5)由热涨释放组件(6)、底板、旋转调整钿脚(4)组成；热涨释放组件(6)由导向组件和球头连接件组成，球头连接件用于连接固定架(3)3的底部销座，导向组件包括导轨、导轨座(11)，导向组件还带有球头座(9)9用于连接球头连接件与底板；通过球头连接件(7)与导向组件连接时为三点支撑，避免固定架(3)底部销孔与底座(5)的直接连接时由平面度造成的应力，导向组件安装方向均通过中心向外，由此限制四面体坐标架的所有自由度的同时四面体坐标架能够进行自由膨胀或收缩，从而避免四面体坐标架热涨系数低、刚度小，底座(5)热涨系数大，由在不同温度下使用直接刚性连接带来的热涨变形问题，保证四面体坐标架上安装的靶座(1)的空间位置与基准立方镜(2)姿态不受温度影响。

2.如权利要求1所述的一种多系统协同测量校准用立体标准器，其特征在于：所述固定架(3)选用殷钢架，固定管选用殷钢管，数量为六个，销孔座选四个殷钢销孔座，其中，底部销孔座选三个殷钢销孔座，顶部销孔座选一个殷钢销孔座，所述靶座(1)选1.5英寸靶座(1)；即殷钢架通过六根殷钢管与四个殷钢销孔座焊接而成，焊接后采用三段热处理工艺保证其焊接后的稳定性及热涨系数的稳定，四个殷钢销孔座中底部三个殷钢销孔座用于安装1.5英寸靶座(1)，顶部殷钢销座用于安装1.5英寸靶座(1)及基准立方镜(2)，四面体坐标架通过四个角点安装1.5英寸靶座(1)。

3.如权利要求1所述的一种多系统协同测量校准用立体标准器，其特征在于：所述标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标尺寸选为，1.5英寸标准球、1.5英寸同心锥窝、1.5英寸反射镜、1.5英寸经纬仪瞄准目标、1.5英寸摄影测量目标。

4.如权利要求3所述的一种多系统协同测量校准用立体标准器，其特征在于：所述三坐标测量设备选三坐标测量机或其他高精度测量设备。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种多系统协同测量校准用立体标准器，其特征在于：工作方法为，根据大型复杂零部件测量尺寸及精度需求，规划布置多台或不同测量设备的站点后，将多系统协同测量校准用立体标准器放置在被测零部件附近,并保证多台或不同测量设备测量的可达性；根据测量设备选用相应尺寸的测量目标如标准球、同心锥窝、反射镜、经纬仪瞄准目标、摄影测量目标，并放置在靶座(1)上，通过测量设备测量相应的测量目标获取测量值，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行坐标系对齐可实现不同测量设备的坐标系统一；坐标系对齐后，不同测量设备的测量值与立体标准器的标准值进行比对分析则实现多系统协同测量时的校准，由于所述立体标准器通过有限的空间位置点在现场实现对大尺寸测量设备的校准，能够有效提高现场评定效率。