CN112405115A - 基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维扫描测量领域，尤其涉及基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置及方法，包括安装有刀柄的数控机床和设置于刀柄上的三维扫描装置，且所述三维扫描装置包括可调夹具和拍照式三维扫描仪；拍照式三维扫描仪包括测头，测头底部设置有定焦镜头；可调夹具包括主轴支架和延长调节支架；主轴支架设置于刀柄上，并与刀柄固定连接，延长调节支架的一端设置于主轴支架上，延长调节支架的另一端设置于测头上。相比于现有技术，本技术方案可以将拍照式三维扫描仪快速集成安装在通用的数控机床上，实现大型零件的原位测量，解决目前拍照式三维扫描仪人工操作的安全性问题和机械臂测量的低效率、测量范围受限等问题。

Description

基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置及方法

技术领域

本发明涉及三维扫描测量领域，尤其涉及基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置及方法。

背景技术

为了满足飞机更高性能的需求，目前在飞机制造领域，零件呈现出了大型整体化的趋势，曲面也越来越复杂。面对大型、复杂曲面，传统的接触式探头测量已经不能满足测量需求，主要原因在于：1)使用测点拟合待测复杂曲面，需要采集的点较多，测量效率低；2)使用测点对曲面进行检验，本质上是一个抽样的测量过程，且样本量占比小，测量结果的信息量小，对于局部的过切、残留和变形等缺陷的识别能力差，因此所测结果可靠性差。因此，在该领域逐步转向三维扫描的方法，快速获取零件表面的密集点云，以提高大型复杂曲面测量的效率和可靠性。拍照式三维扫描仪是一种提供面扫描式三维扫描的设备，相对于传统的激光线扫描设备而言，具备扫描速度更快、精度更高、景深更大的优势。虽然单幅采集的零件曲面范围有限，但是通过多个位姿下拍摄的多幅照片，以重合局部的纹理或者表面标记点为依据，可以单幅曲面的自动拼接，进而快速实现大型复杂曲面零件的整个表面信息的数字化采集，完成大型复杂曲面零件的检验。

目前的拍照式三维扫描仪的应用方法仅有两种。方法1)人工操作便携式扫描仪进行拍照扫描，其局限性在于：①大型零件的测量需要人工需要登高作业，存在安全风险，②人工拍照时缺乏定位，相机和零件曲面的相对位置难以保证，拍摄时可能产生曲面的漏采集或者重复采集，降低工作效率。方法2)安装在配套的机械臂等自动化平台上进行测量，其局限性在于：①机械臂测量空间小，难以完成大型零件整个曲面的测量；②零件测量时需要从加工机床上拆除，安放到扫描仪的平台上才能进行测量，如果需要后续的修正加工，则需要再次将零件装回加工机床，此过程中的多次安装、拆卸过程会降低零件制造检测环节的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种拍照式三维扫描仪的原位集成方法及装置，按照通用刀具的安装的方式，可以快速将便携拍照式三维扫描仪集成安装在不同型号的数控加工机床上，实现大型零件在加工前后的原位测量，解决目前拍照式三维扫描仪人工操作的安全性问题和机械臂等额外自动化平台上测量的低效率问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，包括安装有刀柄的数控机床主轴，其特征在于：还包括设置于所述刀柄上的三维扫描装置，且所述三维扫描装置包括可调夹具和拍照式三维扫描仪；所述拍照式三维扫描仪包括测头，测头底部设置有定焦镜头；所述可调夹具包括主轴支架和延长调节支架；主轴支架设置于刀柄上，并与刀柄固定连接，延长调节支架的一端设置于主轴支架上，延长调节支架的另一端设置于测头上。

优选的，所述延长活动支架包括装夹臂、“L”型连接圆柱和“L”型连接圆管；“L”型连接圆管包含长管和短管，长管与短管相互垂直设置，两者相互配合构成“L”型，长管靠近管口的一端和短管靠近管口的一端分别周向等距间隔设置有若干压紧螺钉，优选的，长管和短管上分别设置有三颗或四颗压紧螺钉；“L”型连接圆柱包含长柱和短柱，长柱与短柱相互垂直设置，两者相互配合构成“L”型，长柱插入长管中，并通过压紧螺钉与长管固定连接；装夹臂包括连接板，连接板的一端垂直设置有插孔圆柱Ⅰ，插孔圆柱Ⅰ插入短管，并通过压紧螺钉与短管固定连接；连接板的另一端设置有若干连接螺钉，优选的，设置有三颗或四颗连接螺钉，所述测头通过连接螺钉与连接板固定连接。

优选的，所述主轴支架包括支架主体；支架主体的一端垂向设置有插孔圆柱Ⅱ，支架主体通过插孔圆柱Ⅱ与刀柄固定连接，具体的，插孔圆柱Ⅱ插入刀柄的轴心孔，插孔圆柱Ⅱ与轴心孔相互配合，使支架主体与刀柄固定连接；支架主体的另一端径向设置有接杆圆管，接杆圆管靠近管口的一端周向等距间隔设置有若干压紧螺钉，优选的，设置有三颗或四颗压紧螺钉，“L”型连接圆柱的短柱插入接杆圆管，并通过压紧螺钉与接杆圆管固定连接。

综上所述，可调夹具上设置有三处压紧螺钉，可调夹具压紧螺钉松开后，压紧螺钉对应的部位出现相应的圆柱副结构。

基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：包括编制NC程序、安装三维扫描装置、设置功能模块和执行扫描工作，需要说明的是，对于同一台数控机床，编制NC程序和设置功能模块只需在第一次使用三维扫描装置时进行；

所述编制NC程序：在数控机床的主轴上安装带有铣刀的刀柄，并在待测曲面上分布节点，连接待节点构成铣刀刀尖的移动轨迹，在通用的CAM软件中编制相应的，并在数控机床上运行NC程序，使铣刀的刀尖按照NC程序中的运动指令沿移动轨迹运动，铣刀的刀轴待测曲面时刻保持垂直，当铣刀刀尖运动到节点时，NC程序中出现拍照控制指令；

所述安装三维扫描装置：取下带有铣刀的刀柄，并在主轴上安装相同型号的刀柄，通过在刀柄上安装可调夹具，并将拍照式三维扫描仪的测头固定在可调夹具上，拧松可调夹具上的压紧螺钉，通过可调夹具调整测头的位置，使测头的X轴、Y轴和Z轴分别与数控机床的X轴、Y轴和Z轴平行且方向相同，待调整好测头的位置后，拧紧可调夹具上的压紧螺钉，使测头固定；

所述设置功能模块：在数控机床的PLC控制器中添加相应的功能模块，用于捕获NC程序中的拍照控制指令，并将该拍照控制指令输入到拍照试三维扫描仪的控制器中，用于控制测头拍照；

执行扫描工作：在数控机床上运行NC程序，使测头底部定焦镜头下的焦点沿移动轨迹运动，当运动到节点的位置时，拍照试三维扫描仪的控制器接收到拍照控制指令，测头对该节点进行拍照，拍照试三维扫描仪更具自身的分析系统对理论模型和采集图片对比，并输出对比结果。

优选的，还包括运行补偿；所述运行补偿：在所述编制NC程序的过程中，平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将铣刀的刀尖移动到固定坐标点O，记录机床坐标P1；在所述安装三维扫描装置的过程中，平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将测头底部定焦镜头下的焦点移动到固定坐标点O，记录机床坐标P2，进一步得到标定的补偿向量

在NC程序中所有运动指令的[X,Y,Z]坐标上加上向量

进行补偿，并将补偿后的坐标作为新的运动指令坐标。

优选的，任意两个相邻节点之间的距离不超过测头的单幅测量范围。

优选的，所述移动轨迹是按往复的方式依次连接相邻节点形成的轨迹。

优选的，所述拍照控制指令中包括依次设置的稳定延时指令、拍照触发指令、通讯延时指令、拍照停止指令和曝光延时指令。

优选的，所述功能模块为在数控机床的PCL控制器中添加的额外PLC程序段，程序段的功能为捕获NC程序中的拍照触发指令和拍照停止指令并产生脉冲信号输出到拍照试三维扫描仪的控制器，控制测头拍一幅照片。

优选的，所述的曝光延时指令延时的时间参数不小于测头的曝光时间，且所述拍照触发指令和拍照停止指令为数控机床端口尚未被占用的M指令或者T指令。

本技术方案带来的有益效果：

本技术方案通过在数控机床的刀柄安装用于连接拍照试三维扫描仪测头的可调夹具，以提高本技术方案的通用性，使本技术方案适用于所有的通用数控加工机床；具体的，可调夹具中设置了三个相互垂直的圆柱副结构，实现测头任意方向的旋转以及实现测头在三个圆柱副结构轴向上的移动，并采用三组压紧螺钉分别对三组圆柱副结构进行固定，进一步实现测头的固定，本技术方案可调夹具的结构设计巧妙，实用性强，一方面可以调整测头的位置，避免测头与数控机床相互干涉，提高本技术方案对于不同主轴结构的数控机床的通用性；另一方面，当测头定焦镜头的焦距长度大于数控机床的竖直方向行程，也可以通过可调夹具的三个圆柱副结构将测头抬高，确保测头定焦尽头下的焦点可以落在待测曲面上，如此便解决由于高度小于焦距导致的定焦镜头无法在待测曲面上聚焦和无法测量的问题，进一步实现本技术方案在不同主轴结构数控机床中的通用性；

相比于现有技术，本技术方案可以将拍照式三维扫描仪快速集成安装在通用的数控机床上，实现大型零件的原位测量，解决目前拍照式三维扫描仪人工操作的安全性问题和机械臂测量的低效率、测量范围受限等问题。

附图说明

图1为本技术方案装置的整体结构示意图；

图2为本技术方案装置的拆分结构示意图；

图3为本技术方案的功能模块的梯形图。

图4为本技术方案的原位集成方法的结构示意图。

图5为本技术方案曲面节点划分示意图。

图6为本技术方案移动轨迹结构示意图。

图7为本技术方案分析测量程序的结构图。

图中：

1、主轴；2、主轴支架；2.1、支架主体；2.2、插孔圆柱Ⅱ；2.3、接杆圆管；3、延长调节支架；3.1、装夹臂；3.1.1、连接板；3.1.2、插孔圆柱Ⅰ；3.2、“L”型连接圆柱；3.2.1、长柱；3.2.2、短柱；3.3、“L”型连接圆管；3.3.1、长管；3.3.2、短管；3.4、压紧螺钉；3.5、连接螺钉；4、拍照式三维扫描仪；4.1、测头；4.2、定焦镜头；5、刀柄；6、待测曲面；6.1、节点；6.2、移动轨迹。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明，但不应理解为本发明仅限于以下实例，在不脱离本发明构思的前提下，本发明在本领域的变形和改进都应包含在本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

本实施例公开了基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，作为本发明一种基本的实施方案，包括安装有刀柄5的数控机床主轴1，其特征在于：还包括设置于所述刀柄5上的三维扫描装置，且所述三维扫描装置包括可调夹具和拍照式三维扫描仪4；拍照式三维扫描仪4包括测头4.1，测头4.1底部设置有定焦镜头4.2；可调夹具包括主轴支架2和延长调节支架3；主轴支架2设置于刀柄5上，并与刀柄5固定连接，延长调节支架3的一端设置于主轴支架2上，延长调节支架3的另一端设置于测头4.1上。

本技术方案通过在数控机床主轴1的刀柄5安装用于连接拍照试三维扫描仪测头4.1的可调夹具，以提高本技术方案的通用性，使本技术方案适用于所有的通用数控加工机床。

实施例2

本实施例公开了基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，延长活动支架包括装夹臂3.1、“L”型连接圆柱3.2和“L”型连接圆管3.3；“L”型连接圆管3.3包含长管3.3.1和短管3.3.2，长管3.3.1靠近管口的一端和短管3.3.2靠近管口的一端分别周向等距间隔设置有若干压紧螺钉3.4；“L”型连接圆柱3.2包含长柱3.2.1和短柱3.2.2，长柱3.2.1插入长管3.3.1中，并通过压紧螺钉3.4与长管3.3.1固定连接；装夹臂3.1包括连接板3.1.1，连接板3.1.1的一端垂直设置有插孔圆柱Ⅰ3.1.2，插孔圆柱Ⅰ3.1.2插入短管3.3.2，并通过压紧螺钉3.4与短管3.3.2固定连接；连接板3.1.1的另一端设置有若干连接螺钉3.5，所述测头4.1通过连接螺钉3.5与连接板3.1.1固定连接；进一步的，主轴支架2包括支架主体2.1；支架主体2.1的一端垂向设置有插孔圆柱Ⅱ2.2，支架主体2.1通过插孔圆柱Ⅱ2.2与刀柄5固定连接；支架主体2.1的另一端径向设置有接杆圆管2.3，接杆圆管2.3靠近管口的一端周向等距间隔设置有若干压紧螺钉3.4，“L”型连接圆柱3.2的短柱3.2.2插入接杆圆管2.3，并通过压紧螺钉3.4与接杆圆管2.3固定连接。

本技术方案可调夹具中设置了三个相互垂直的圆柱副结构，实现测头4.1任意方向的旋转以及实现测头4.1在三个圆柱副结构轴向上的移动，并采用三组压紧螺钉3.4分别对三组圆柱副结构进行固定，进一步实现测头4.1的固定，本技术方案可调夹具的结构设计巧妙，实用性强，一方面可以调整测头4.1的位置，避免测头4.1与数控机床相互干涉，提高本技术方案对于不同主轴1结构的数控机床的通用性；另一方面，当测头4.1定焦镜头4.2的焦距长度大于数控机床的竖直方向行程，也可以通过可调夹具的三个圆柱副结构将测头4.1抬高，确保测头4.1定焦尽头下的焦点可以落在待测曲面6上，如此便解决由于高度小于焦距导致的定焦镜头4.2无法在待测曲面6上聚焦和无法测量的问题，进一步实现本技术方案在不同主轴1结构数控机床中的通用性。

实施例3

本实施例公开了基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，作为本发明一种基本的实施方案，包括编制NC程序、安装三维扫描装置、设置功能模块和执行扫描工作；

编制NC程序：在数控机床的主轴1上安装带有铣刀的刀柄5，并在待测曲面6上分布节点6.1，连接待节点6.1构成铣刀刀尖的移动轨迹6.2，在通用的CAM软件中编制相应的，并在数控机床上运行NC程序，使铣刀的刀尖按照NC程序中的运动指令沿移动轨迹6.2运动，铣刀的刀轴待测曲面6时刻保持垂直，当铣刀刀尖运动到节点6.1时，NC程序中出现拍照控制指令；

安装三维扫描装置：取下带有铣刀的刀柄5，并在主轴1上安装相同型号的刀柄5，通过在刀柄5上安装可调夹具，并将拍照式三维扫描仪4的测头4.1固定在可调夹具上，拧松可调夹具上的压紧螺钉3.4，通过可调夹具调整测头4.1的位置，使测头4.1的X轴、Y轴和Z轴分别与数控机床的X轴、Y轴和Z轴平行且方向相同，待调整好测头4.1的位置后，拧紧可调夹具上的压紧螺钉3.4，使测头4.1固定；

设置功能模块：在数控机床的PLC控制器中添加相应的功能模块，用于捕获NC程序中的拍照控制指令，并将该拍照控制指令输入到拍照试三维扫描仪的控制器中，用于控制测头4.1拍照；参见图3，所述功能模,通过在数控机床的PCL控制器中添加额外PLC程序段实现，程序段捕获NC程序中的拍照控制指令，并在PCL控制器的输出端口产生脉冲信号，其中，拍照控制指令信息为M5和M18，当NC程序运行到M5指令时，将PCL控制器的输出端口Y4.4置为高电平，运行到M18指令时，将输出端口Y4.4置为低电平，进一步的，通过高低电平的切换产生的一个脉冲信号。

执行扫描工作：在数控机床上运行NC程序，使测头4.1底部定焦镜头4.2下的焦点沿移动轨迹6.2运动，当运动到节点6.1的位置时，拍照试三维扫描仪的控制器接收到拍照控制指令，测头4.1对该节点6.1进行拍照，拍照试三维扫描仪更具自身的分析系统对理论模型和采集图片对比，并输出对比结果。

实施例4

本实施例公开了基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，作为本发明一种优选的实施方案，包括编制NC程序、安装三维扫描装置、设置功能模块和执行扫描工作；

安装三维扫描装置：通过在数控机床的刀柄5上安装可调夹具，并将拍照式三维扫描仪4的测头4.1固定在可调夹具上，拧松可调夹具上的压紧螺钉3.4，通过可调夹具调整测头4.1的位置，使测头4.1的X轴、Y轴和Z轴分别与数控机床的X轴、Y轴和Z轴平行且方向相同，待调整好测头4.1的位置后，拧紧可调夹具上的压紧螺钉3.4，使测头4.1固定；平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将测头4.1底部定焦镜头4.2下的焦点移动到固定坐标点O，记录机床坐标P2，

编制NC程序：取下安装有三维扫描装置的刀柄5，并在主轴1上安装带有相同型号刀柄5的铣刀，并在待测曲面6上分布节点6.1，连接待节点6.1构成铣刀刀尖的移动轨迹6.2，且任意两个相邻节点6.1之间的距离不超过测头4.1的单幅测量范围，移动轨迹6.2是按往复的方式依次连接相邻节点6.1形成的轨迹，在通用的CAM软件中编制相应的，并在数控机床上运行NC程序，使铣刀的刀尖按照NC程序中的运动指令沿移动轨迹6.2运动，铣刀的刀轴待测曲面6时刻保持垂直，当铣刀刀尖运动到节点6.1时，NC程序中出现拍照控制指令，所述拍照控制指令中包括依次设置的稳定延时指令、拍照触发指令、通讯延时指令、拍照停止指令和曝光延时指令，其中，曝光延时指令延时的时间参数不小于测头4.1的曝光时间，且所述拍照触发指令和拍照停止指令为数控机床端口尚未被占用的M指令或者T指令；平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将铣刀的刀尖移动到固定坐标点O，记录机床坐标P1，进一步得到标定的补偿向量

在NC程序中所有运动指令的[X,Y,Z]坐标上加上向量

进行补偿，并将补偿后的坐标作为新的运动指令坐标。

设置功能模块：在数控机床的PLC控制器中添加相应的功能模块，用于捕获NC程序中的拍照控制指令，并将该拍照控制指令输入到拍照试三维扫描仪的控制器中，用于控制测头4.1拍照；功能模块为在数控机床的PCL控制器中添加的额外PLC程序段，程序段的功能为捕获NC程序中的拍照触发指令和拍照停止指令并产生脉冲信号输出到拍照试三维扫描仪的控制器，控制测头4.1拍一幅照片

执行扫描工作：在数控机床上运行补偿后的NC程序，使测头4.1底部定焦镜头4.2下的焦点沿移动轨迹6.2运动，当运动到节点6.1的位置时，拍照试三维扫描仪的控制器接收到拍照控制指令，测头4.1对该节点6.1进行拍照，拍照试三维扫描仪更具自身的分析系统对理论模型和采集图片对比，并输出对比结果。

实施例4

本实施例公开了基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，参见图4～7：

功能模块开发：在通用数控机床的PLC控制器中添加功能模块(2)，使NC程序运行到特定指令时，PLC控制器的特定输出端口会输出脉冲信号，连接该端口和拍照试三维扫描仪的控制器，即可使用脉冲信号控制拍照试三维扫描仪控制器中的拍照按钮，每一个脉冲对应一次按压拍照按钮，拍一幅照片；

测头4.1安装：在数控机床的主轴1上通过刀柄5安装可调夹具，进而安装拍照式三维扫描仪4的测头4.1；

测头4.1调平：调整可调夹具的三个圆柱副结构，使机床运动时，测头4.1与数控机床不干涉，同时使测头4.1的X轴、Y轴和Z轴分别和数控机床的X轴、Y轴和Z轴平行且方向相同，随后拧紧压紧螺钉3.4固定即可；

标定：将安装有三维扫描装置的刀柄5从数控机床上拆下；在相同规格的刀柄5上装夹参数固定的铣刀，然后将铣刀通过刀柄5安装于数控机床上，通过平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴将铣刀刀尖移动到固定坐标点O，记录机床坐标P1；拆下带有铣刀的刀柄5，重新装上安装有三维扫描装置的刀柄5，平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴将焦点移动到固定坐标点O，记录机床坐标P2；

NC编程：在待测曲面6上分布节点6.1，使相邻节点6.1的间距不超过测头4.1的单幅测量范围以保证节点6.1处的照片拼接后可以覆盖整个待测曲面6，沿待测曲面6按往复的方式依次连接相邻节点6.1形成轨迹，按照参数固定的铣刀的刀尖点沿该轨迹运动、且刀轴始终垂直待测曲面6的方式，在通用的CAM软件中编制NC程序；在运动到节点6.1后，额外添加拍照控制指令，则每个节点6.1的测量程序均由运动指令和拍照控制指令组成；拍照控制指令依次包括稳定延时指令、拍照触发指令、通讯延时指令、拍照停止指令和曝光延时指令；稳定延时指令的作用是令测头4.1定焦镜头4.2下的焦点移动到节点6.1后暂停一段时间，令测头4.1不再晃动，保持拍照过程中的稳定性；拍照触发指令和拍照停止指令形成一次脉冲信号，控制拍照；通讯延时指令的作用是控制脉冲宽度，避免脉冲宽度太小、拍照试三维扫描仪的控制器无法识别；曝光延时指令的作用是保证测头4.1在拍照的过程中不发生运动，延时的时间不小于测头4.1相机的曝光时间；

分析：使用通用的拍照试三维扫描仪的分析系统对比理论模型和扫描结果，输出测量结果，作为检测评价的结果或者作为下一步加工的依据。

需要说明的是，在同一架数控机床上，对于不同待测曲面6的测量，从第二个待测曲面6开始，由于在测量第一个待测曲面6是便已经做好了前期准备(包括功能模块开发、测头4.1安装、测头4.1调平、标定、NC编程)，只用将带有三维扫描装置的刀柄5安装于数控机床的转轴上，然后启动NC程序即可完成待测曲面6基于拍照式三维扫描的原位自动化测量。

Claims (10)

1.基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，包括安装有刀柄(5)的数控机床主轴(1)，其特征在于：还包括设置于所述刀柄(5)上的三维扫描装置，且所述三维扫描装置包括可调夹具和拍照式三维扫描仪(4)；

所述拍照式三维扫描仪(4)包括测头(4.1)，测头(4.1)底部设置有定焦镜头(4.2)；

所述可调夹具包括主轴支架(2)和延长调节支架(3)；主轴支架(2)设置于刀柄(5)上，并与刀柄(5)固定连接，延长调节支架(3)的一端设置于主轴支架(2)上，延长调节支架(3)的另一端设置于测头(4.1)上。

2.基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，其特征在于：所述延长活动支架包括装夹臂(3.1)、“L”型连接圆柱(3.2)和“L”型连接圆管(3.3)；“L”型连接圆管(3.3)包含长管(3.3.1)和短管(3.3.2)，长管(3.3.1)靠近管口的一端和短管(3.3.2)靠近管口的一端分别周向等距间隔设置有若干压紧螺钉(3.4)；“L”型连接圆柱(3.2)包含长柱(3.2.1)和短柱(3.2.2)，长柱(3.2.1)插入长管(3.3.1)中，并通过压紧螺钉(3.4)与长管(3.3.1)固定连接；装夹臂(3.1)包括连接板(3.1.1)，连接板(3.1.1)的一端垂直设置有插孔圆柱Ⅰ(3.1.2)，插孔圆柱Ⅰ(3.1.2)插入短管(3.3.2)，并通过压紧螺钉(3.4)与短管(3.3.2)固定连接；连接板(3.1.1)的另一端设置有若干连接螺钉(3.5)，所述测头(4.1)通过连接螺钉(3.5)与连接板(3.1.1)固定连接。

3.基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描装置，其特征在于：所述主轴支架(2)包括支架主体(2.1)；支架主体(2.1)的一端垂向设置有插孔圆柱Ⅱ(2.2)，支架主体(2.1)通过插孔圆柱Ⅱ(2.2)与刀柄(5)固定连接；

支架主体(2.1)的另一端径向设置有接杆圆管(2.3)，接杆圆管(2.3)靠近管口的一端周向等距间隔设置有若干压紧螺钉(3.4)，“L”型连接圆柱(3.2)的短柱(3.2.2)插入接杆圆管(2.3)，并通过压紧螺钉(3.4)与接杆圆管(2.3)固定连接。

4.基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：包括编制NC程序、安装三维扫描装置、设置功能模块和执行扫描工作；

所述编制NC程序：在数控机床的主轴(1)上安装带有铣刀的刀柄(5)，并在待测曲面(6)上分布节点(6.1)，连接待节点(6.1)构成铣刀刀尖的移动轨迹(6.2)，在通用的CAM软件中编制相应的，并在数控机床上运行NC程序，使铣刀的刀尖按照NC程序中的运动指令沿移动轨迹(6.2)运动，铣刀的刀轴待测曲面(6)时刻保持垂直，当铣刀刀尖运动到节点(6.1)时，NC程序中出现拍照控制指令；

所述安装三维扫描装置：取下带有铣刀的刀柄(5)，并在主轴(1)上安装相同型号的刀柄(5)，通过在刀柄(5)上安装可调夹具，并将拍照式三维扫描仪(4)的测头(4.1)固定在可调夹具上，拧松可调夹具上的压紧螺钉(3.4)，通过可调夹具调整测头(4.1)的位置，使测头(4.1)的X轴、Y轴和Z轴分别与数控机床的X轴、Y轴和Z轴平行且方向相同，待调整好测头(4.1)的位置后，拧紧可调夹具上的压紧螺钉(3.4)，使测头(4.1)固定；

所述设置功能模块：在数控机床的PLC控制器中添加相应的功能模块，用于捕获NC程序中的拍照控制指令，并将该拍照控制指令输入到拍照试三维扫描仪的控制器中，用于控制测头(4.1)拍照；

执行扫描工作：在数控机床上运行NC程序，使测头(4.1)底部定焦镜头(4.2)下的焦点沿移动轨迹(6.2)运动，当运动到节点(6.1)的位置时，拍照试三维扫描仪的控制器接收到拍照控制指令，测头(4.1)对该节点(6.1)进行拍照，拍照试三维扫描仪更具自身的分析系统对理论模型和采集图片对比，并输出对比结果。

5.如权利要求4所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：还包括运行补偿；

所述运行补偿：在所述编制NC程序的过程中，平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将铣刀的刀尖移动到固定坐标点O，记录机床坐标P₁；在所述安装三维扫描装置的过程中，平移数控机床的X轴、Y轴和Z轴，将测头(4.1)底部定焦镜头(4.2)下的焦点移动到固定坐标点O，记录机床坐标P₂，进一步得到标定的补偿向量

在NC程序中所有运动指令的[X,Y,Z]坐标上加上向量

进行补偿，并将补偿后的坐标作为新的运动指令坐标。

6.如权利要求4所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：任意两个相邻节点(6.1)之间的距离不超过测头(4.1)的单幅测量范围。

7.如权利要求4所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：所述移动轨迹(6.2)是按往复的方式依次连接相邻节点(6.1)形成的轨迹。

8.如权利要求4所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：所述拍照控制指令中包括依次设置的稳定延时指令、拍照触发指令、通讯延时指令、拍照停止指令和曝光延时指令。

9.如权利要求8所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：所述功能模块为在数控机床的PCL控制器中添加的额外PLC程序段，程序段的功能为捕获NC程序中的拍照触发指令和拍照停止指令并产生脉冲信号输出到拍照试三维扫描仪的控制器，控制测头(4.1)拍一幅照片。

10.如权利要求8所述基于测量大型零件原位的拍照式三维扫描方法，其特征在于：所述的曝光延时指令延时的时间参数不小于测头(4.1)的曝光时间，且所述拍照触发指令和拍照停止指令为数控机床端口尚未被占用的M指令或者T指令。

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