CN112797938B - 多轴测量设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多轴测量设备，该测量设备包括基台、升降组件、传感器机构和传送调节机构，升降组件用于调节传感器机构在竖直方向的量程，传感器机构包括第二驱动组件和传感器组件，传感器组件在第二驱动组件的驱动力下绕其中心轴线做旋转运动，传送调节机构用于调节待测量工件的水平姿态；该测量设备通过传送调节机构调节待测量工件的水平姿态，实现通过机械的方式调整待测量工件姿态以使得待测量位置匹配传感器的测量角度，不仅提高了测量效率同时提高了测量精度；另外，通过升降组件来调节传感器在竖直方向的量程，以及利用第二驱动组件即DD马达来实现对传感器的旋转调节，以满足待测量工件的多角度测量，增加待测量工件的测量范围。

Description

多轴测量设备
技术领域
本发明涉及一种测量设备技术领域，尤其涉及多轴测量设备。
背景技术
目前对于工件的测量一般为接触式测量和非接触式测量，接触式测量具有较高的准确性和可靠性，但是因测量基准点以及接触时的磨损等使得接触式测量费用较高。非接触式测量测量速度快但相比于接触式测量的精度还不够，目前为了提高非接触式测量的精度使用精度较高的传感器进行测量，比如：光谱共焦传感器。在现有技术中，一般通过人工的方式调整待测量工件姿态以完成工件的多个参数的测量，比如：工件的外形尺寸、厚度和平面度等。但是人工的方式调整待测量工件的姿态严重影响测量效率以及测量精度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供多轴测量设备，该测量设备通过传送调节机构调节待测量工件的水平姿态，实现通过机械的方式调整待测量工件，提高测量效率与测量精度。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明实施例的多轴测量设备，包括测量设备本体，所述测量设备本体包括：
基台，所述基台包括水平基座与竖直基座，所述水平基座与竖直基座固定连接；
升降组件，所述升降组件包括第一滑轨、第一滑块和第一驱动组件，所述第一滑轨与第一驱动组件固定安装于所述竖直基座上，所述第一滑块与第一滑轨滑动连接；所述第一滑块在所述第一驱动组件的驱动力下沿所述第一滑轨方向做往复运动；
传感器机构，所述传感器机构跟随所述第一滑块沿所述第一滑轨方向运动，以对不同种类工件进行测量；所述传感器机构包括传感器组件和第二驱动组件，所述第二驱动组件安装于所述传感器组件的一侧，所述第二驱动组件与所述第一滑块固定连接；所述传感器组件在所述第二驱动组件的驱动力下绕其中心轴线做旋转运动，以对待测量工件的不同角度进行测量；
传送调节机构，所述传送调节机构位于所述传感器机构的下方，所述传送调节机构固定安装于所述水平基座上，所述待测量工件置于所述传送调节机构上，所述传送调节机构用于调节所述待测量工件的水平姿态，以使得所述待测量工件的待测量位置匹配所述传感器机构的测量角度。
优选地，所述传感器组件包括传感器、传感器固定座和旋转轴，所述传感器固定安装于所述传感器固定座上，所述传感器固定座的一端与所述第二驱动组件活动连接，另一端与所述旋转轴固定连接。
优选地，所述传送调节机构包括第一传送组件；
所述第一传送组件包括第一传送基台、第二滑轨、第三驱动组件和第二滑块，所述第一传送基台固定安装于所述水平基座上，所述第二滑轨与第三驱动组件固定安装于所述第一传送基台上，所述第二滑轨与第二滑块滑动连接，所述待测量工件在所述第三驱动组件的驱动力下跟随所述第二滑块沿所述第二滑轨方向做往复运动。
优选地，所述传送调节机构包括第二传送组件；
所述第二传送组件包括第二传送基台、第三滑轨、第四驱动组件和第三滑块，所述第二传送基台与第二滑块固定连接，所述第四驱动组件与第三滑轨固定安装于所述第二传送基台上，所述第三滑块与第三滑轨滑动连接，所述待测量工件在所述第四驱动组件的驱动力下跟随所述第三滑块沿所述第三滑轨方向做往复运动。
优选地，所述传送调节机构包括旋转调节组件；
所述旋转调节组件包括调节基台、转子和第五驱动组件，所述调节基台与第三滑块固定连接，所述第五驱动组件固定安装于所述调节基台上，所述转子的一端连接所述第五驱动组件，另一端连接所述待测量工件；所述待测量工件在所述第五驱动组件的驱动力下跟随所述转子做旋转运动。
优选地，所述测量设备本体还包括固定组件，所述固定组件与所述转子固定连接，所述待测量工件置于所述固定组件上，所述固定组件在所述第五驱动组件的驱动力下跟随所述转子做旋转运动，以调节所述待测量工件在水平方向上的姿态。
优选地，所述固定组件包括固定基台、真空抽取组件和若干吸盘，所述固定基台与所述转子固定连接，所述真空抽取组件固定安装于所述固定基台内，若干所述吸盘固定安装于所述固定基台上，若干所述吸盘在所述真空抽取组件的作用下吸附所述待测量工件，以使得所述待测量工件固定于所述固定基台的表面。
优选地，所述测量设备本体还包括配重组件；
所述配重组件包括推杆与第六驱动组件，所述推杆的一端与所述第一滑块固定连接，另一端连接所述第六驱动组件；在正常情况下，所述推杆跟随所述第一滑块沿所述第一滑轨方向运动；在紧急制动情况下，所述推杆在所述第六驱动组件的驱动力下牵制所述第一滑块，以使得所述第一滑块相对所述第一滑轨静止。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
本发明公开的多轴测量设备，该测量设备通过传送调节机构调节待测量工件的水平姿态，实现通过机械的方式调整待测量工件姿态以使得待测量位置匹配传感器的测量角度，不仅提高了测量效率同时提高了测量精度；另外，通过升降组件来调节传感器在竖直方向的量程，以及利用第二驱动组件即DD马达来实现对传感器的旋转调节，以满足待测量工件的多角度测量，增加待测量工件的测量范围。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的具体结构示意图；
图3为图2中A处的放大图；
图4为图2中B处的放大图；
图5为本发明实施例的传感器机构的侧视图；
图6为本发明实施例的局部结构示意图。
附图标记：
1、待测量工件；100、测量设备本体；10、同轴组件；20、传感器机构；210、传感器固定座；211、镂空区域；220、第二驱动组件；230、传感器；231、配重块； 30、基台；311、第一竖直基座；312、第二竖直基座；320、水平基座；40、升降组件；410、第一滑块；411、连接块；420、第一滑轨；60、传送调节机构；610、第一传送组件；611、第一传送基台；612、第二滑轨；613、第二滑块；620、第二传送组件；621、第二传送基台；622、第三滑轨；623、第三滑块；630、旋转调节组件；631、调节基台；70、固定组件；710、固定基台；90、配重组件；910、推杆；920、第六驱动组件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种多轴测量设备，该测量设备可用于测量待测量工件的尺寸、厚度和平面度等。该测量设备通过传送调节机构调节待测量工件的水平姿态，实现通过机械的方式调整待测量工件姿态以使得待测量位置匹配传感器的测量角度，不仅提高了测量效率同时提高了测量精度；另外，通过升降组件来调节传感器在竖直方向的量程，以及利用第二驱动组件即DD马达来实现对传感器的旋转调节，以满足待测量工件的多角度测量，增加待测量工件的测量范围。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的多轴测量设备。
具体的，如图1至图6所示，本发明提供的一种多轴测量设备包括测量设备本体100，测量设备本体100包括基台30、传感器机构20、升降组件40和传送调节机构60；其中，
升降组件40包括第一滑轨420、第一滑块410和第一驱动组件，第一滑轨420与第一驱动组件固定安装于基台30上，第一滑块410与第一滑轨420滑动连接；第一滑块410在第一驱动组件的驱动力下沿第一滑轨420方向做往复运动。第一驱动组件优选为直线电机，相比于传统的丝杆模组，直线电机的精度更高，当然并不仅限定为直线电机。
传感器机构20跟随第一滑块410沿第一滑轨420方向运动，以对不同种类工件进行测量。传感器机构20中的传感器优选为光谱共焦传感器，光谱共焦传感器适用于高精度且持续的非接触式测量，当然传感器并不仅限为光谱共焦传感器。传感器在第一驱动组件的驱动下沿竖直方向运动，不仅能增大待测量工件1的测量视野，而且能兼容不同种类的工件。
传感器机构20包括传感器组件和第二驱动组件220，第二驱动组件220安装于传感器组件的一侧，第二驱动组件220与第一滑块410固定连接；传感器组件在第二驱动组件220的驱动力下绕其中心轴线做旋转运动，以对待测量工件1的不同角度进行测量。第二驱动组件220优选为DD马达，当然并不仅限定为DD马达。通过DD马达驱动传感器组件进行旋转运动，以使得传感器对待测量工件1进行多角度测量，满足不同的测量需求。
进一步的，如图5和图6所示，传感器组件包括传感器230、传感器固定座210和旋转轴（图中未显示），传感器230固定安装于传感器固定座210上，传感器固定座210的一端与第三驱动组件活动连接，另一端与旋转轴固定连接。传感器固定座210用于支撑与固定传感器，旋转轴与传感器固定座210固定连接，DD马达驱动传感器固定座210与传感器绕其中心轴线旋转。传感器230在DD马达的驱动下沿如图5所示的W方向做往复旋转。传感器组件还包括配重块231，配重块231安装于传感器固定座210上，通过安装配重块231以调节传感器230的旋转轴。
基台30包括水平基座320与竖直基座，水平基座320与竖直基座固定连接，竖直基座包括第一竖直基座311与第二竖直基座312，传感器机构20位于第一竖直基座311与第二竖直基座312之间。如图2所示，第一竖直基座311与第二竖直基座312固定安装于水平基座320的两侧边缘，传感器机构20位于第一竖直基座311与第二竖直基座312之间。第一竖直基座311与第二竖直基座312上分别安装有一升降组件40，传感器机构20在两个第一驱动组件的驱动力下沿第一滑轨420方向做往复运动。由于传感器自身的质量较大，通过双驱动的直线电机并带有配重组件90，可实现传感器在第一滑轨420上的任意位置停止，且提高传感器在升降过程中的稳定性。
在本发明一实施例中，如图1、图2和图4所示，传送调节机构60位于传感器机构20的下方，传送调节机构60固定安装于水平基座320上，待测量工件1置于传送调节机构60上，传送调节机构60用于调节待测量工件1的水平姿态，以使得待测量工件1的待测量位置匹配传感器机构20的测量角度。
具体地，传送调节机构60包括第一传送组件610；第一传送组件610包括第一传送基台611、第二滑轨612、第三驱动组件和第二滑块613，第一传送基台611固定安装于水平基座320上，第二滑轨612与第三驱动组件固定安装于第一传送基台611上，第二滑轨612与第二滑块613滑动连接，待测量工件1在第三驱动组件的驱动力下跟随第二滑块613沿第二滑轨612方向做往复运动。第三驱动组件优选为直线电机，当然并不仅限为直线电机。第一传送组件610用于将待测量工件1传送至目标位置，待测量工件1在第三驱动组件的驱动力下沿如图1所示的坐标系中的X轴方向做往复运动。
进一步的，传送调节机构60还包括第二传送组件620，第二传送组件620包括第二传送基台621、第三滑轨622、第四驱动组件和第三滑块623，第二传送基台621与第二滑块613固定连接，第四驱动组件与第三滑轨622固定安装于第二传送基台621上，第三滑块623与第三滑轨622滑动连接，待测量工件1在第四驱动组件的驱动力下跟随第三滑块623沿第三滑轨622方向做往复运动。第四驱动组件优选为直线电机，当然并不仅限为直线电机。第二传送组件620与第一传送组件610的作用相同即用于将待测量工件1传送至目标位置，优选地第二传送组件620的传送方向与第一传送组件610的传送方向垂直，通过两个方向对待测量工件1的传送满足待测量工件1在水平方向上的位移量程。待测量工件1在第四驱动组件的驱动力下沿如图1所示的坐标系中的Y轴方向做往复运动。
进一步的，传送调节机构60包括旋转调节组件630；旋转调节组件630包括调节基台631、转子（图中未显示）和第五驱动组件（图中未显示），调节基台631与第三滑块623固定连接，第五驱动组件固定安装于调节基台631上，转子的一端连接第五驱动组件，另一端连接待测量工件1；待测量工件1在第五驱动组件的驱动力下跟随转子做旋转运动。第五驱动组件优选为DD马达，当然并不仅限定为DD马达。待测量工件1在DD马达的驱动下旋转以使得调节后的待测量工件1的姿态适应传感器做需要的姿态。待测量工件1在DD马达的驱动下沿如图1所示的坐标系中的U轴进行旋转。传感器机构20通过对待测量工件的X轴、Y轴和U轴的调节，以使得待测量工件1的待测量位置匹配传感器的测量角度需求，提高待测量工件1的测量效率与测量精度。
本发明一实施例中，如图4所示，测量设备本体100还包括固定组件70，固定组件70与转子固定连接，待测量工件1置于固定组件70上，固定组件70在第五驱动组件的驱动力下跟随转子做旋转运动，以调节待测量工件1在水平方向上的姿态。固定组件70在传感器机构20的下方，待测量工件1固定于固定组件70的上表面。固定组件70包括固定基台710、真空抽取组件和若干吸盘，固定基台710与转子固定连接，真空抽取组件固定安装于固定基台710内，若干吸盘固定安装于固定基台710上，若干所述吸盘在真空抽取组件的作用下吸附待测量工件1，以使得待测量工件1固定于固定基台710的表面。
本发明一实施例中，如图2和图3所示，测量设备本体100还包括配重组件90；配重组件90包括推杆910与第六驱动组件920，推杆910的一端与第一滑块410固定连接，另一端连接第六驱动组件920；在正常情况下，推杆910跟随第一滑块410沿第一滑轨420方向运动；在紧急制动情况下，推杆910在第六驱动组件920的驱动力下牵制第一滑块410，以使得第一滑块410相对第一滑轨420静止。推杆910通过固定件固定于连接块411上，连接块411与第一滑块410固定连接。第六驱动组件920优选为制动气缸，配重组件90的制动原理类似于制动气缸的制动原理，当出现紧急制动情况时，制动气缸将锁紧推杆910以使得推杆910牵制住第一滑块410，配重组件90实现传感器机构20在任意情况下在第一滑轨420的任意位置停止，避免传感器机构20在紧急断电情况下无法即时刹停而造成设备损坏的情况发生；另外，配重组件90解决了高精度的直线电机没有刹车功能的问题。
在本发明一实施例中，如图6所示，测量设备本体100还包括同轴组件10，同轴组件10上设有两个第一同轴孔，传感器机构20的两侧分别与同轴组件10的两个第一同轴孔连接，同轴组件10通过两个第一同轴孔连接于传感器机构20的两侧。传感器组件的质量较大，在DD马达驱动传感器组件进行旋转的过程中难以保证同轴的精度。在传感器组件的两侧固定安装有同轴组件10，刚性材质的同轴组件10使得传感器组件在旋转的过程中始终绕其自身的中心轴线旋转运动，提高测量设备本体100的测量精度，刚性的同轴组件10的材质优选为金属材质。同轴组件10上设有若干镂空区域211，镂空区域211用于降低其自身的重量，以减小同轴组件10在做升降运动时驱动组件的压力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多轴测量设备，其特征在于，包括测量设备本体(100)，所述测量设备本体(100)包括：
基台(30)，所述基台(30)包括水平基座(320)与竖直基座，所述水平基座(320)与竖直基座固定连接，所述竖直基座包括第一竖直基座(311)与第二竖直基座(312)；
升降组件(40)，所述第一竖直基座(311)与第二竖直基座(312)上分别安装有一所述升降组件(40)，所述升降组件(40)包括第一滑轨(420)、第一滑块(410)和第一驱动组件，所述第一滑轨(420)与第一驱动组件固定安装于所述竖直基座上，所述第一滑块(410)与第一滑轨(420)滑动连接；所述第一滑块(410)在所述第一驱动组件的驱动力下沿所述第一滑轨(420)方向做往复运动；
传感器机构(20)，所述传感器机构(20)跟随所述第一滑块(410)沿所述第一滑轨(420)方向运动，以对不同种类工件进行测量；所述传感器机构(20)包括传感器组件和第二驱动组件(220)，所述第二驱动组件(220)安装于所述传感器组件的一侧，所述第二驱动组件(220)与所述第一滑块(410)固定连接；所述传感器组件在所述第二驱动组件(220)的驱动力下绕其中心轴线做旋转运动，以对待测量工件(1)的不同角度进行测量；
传送调节机构(60)，所述传送调节机构(60)位于所述传感器机构(20)的下方，所述传送调节机构(60)固定安装于所述水平基座(320)上，所述待测量工件(1)置于所述传送调节机构(60)上，所述传送调节机构(60)用于调节所述待测量工件(1)的水平姿态，以使得所述待测量工件(1)的待测量位置匹配所述传感器机构(20)的测量角度；
同轴组件(10)，刚性材质的所述同轴组件(10)上设有两个第一同轴孔，所述传感器机构(20)的两侧分别与所述同轴组件(10)的两个所述第一同轴孔连接，所述同轴组件(10)通过两个所述第一同轴孔连接于所述传感器机构(20)的两侧。
2.根据权利要求1所述的多轴测量设备，其特征在于，所述传感器组件包括传感器(230)、传感器固定座(210)和旋转轴，所述传感器(230)固定安装于所述传感器固定座(210)上，所述传感器固定座(210)的一端与所述第二驱动组件(220)活动连接，另一端与所述旋转轴固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的多轴测量设备，其特征在于，所述传送调节机构(60)包括第一传送组件(610)；
所述第一传送组件(610)包括第一传送基台(611)、第二滑轨(612)、第三驱动组件和第二滑块(613)，所述第一传送基台(611)固定安装于所述水平基座(320)上，所述第二滑轨(612)与第三驱动组件固定安装于所述第一传送基台(611)上，所述第二滑轨(612)与第二滑块(613)滑动连接，所述待测量工件(1)在所述第三驱动组件的驱动力下跟随所述第二滑块(613)沿所述第二滑轨(612)方向做往复运动。
4.根据权利要求3所述的多轴测量设备，其特征在于，所述传送调节机构(60)包括第二传送组件(620)；
所述第二传送组件(620)包括第二传送基台(621)、第三滑轨(622)、第四驱动组件和第三滑块(623)，所述第二传送基台(621)与第二滑块(613)固定连接，所述第四驱动组件与第三滑轨(622)固定安装于所述第二传送基台(621)上，所述第三滑块(623)与第三滑轨(622)滑动连接，所述待测量工件(1)在所述第四驱动组件的驱动力下跟随所述第三滑块(623)沿所述第三滑轨(622)方向做往复运动。
5.根据权利要求4所述的多轴测量设备，其特征在于，所述传送调节机构(60)包括旋转调节组件(630)；
所述旋转调节组件(630)包括调节基台(631)、转子和第五驱动组件，所述调节基台(631)与第三滑块(623)固定连接，所述第五驱动组件固定安装于所述调节基台(631)上，所述转子的一端连接所述第五驱动组件，另一端连接所述待测量工件(1)；所述待测量工件(1)在所述第五驱动组件的驱动力下跟随所述转子做旋转运动。
6.根据权利要求5所述的多轴测量设备，其特征在于，所述测量设备本体(100)还包括固定组件(70)，所述固定组件(70)与所述转子固定连接，所述待测量工件(1)置于所述固定组件(70)上，所述固定组件(70)在所述第五驱动组件的驱动力下跟随所述转子做旋转运动，以调节所述待测量工件(1)在水平方向上的姿态。
7.根据权利要求6所述的多轴测量设备，其特征在于，所述固定组件(70)包括固定基台(710)、真空抽取组件和若干吸盘，所述固定基台(710)与所述转子固定连接，所述真空抽取组件固定安装于所述固定基台(710)内，若干所述吸盘固定安装于所述固定基台(710)上，若干所述吸盘在所述真空抽取组件的作用下吸附所述待测量工件(1)，以使得所述待测量工件(1)固定于所述固定基台(710)的表面。
8.根据权利要求1或2所述的多轴测量设备，其特征在于，所述测量设备本体(100)还包括配重组件(90)；
所述配重组件(90)包括推杆(910)与第六驱动组件(920)，所述推杆(910)的一端与所述第一滑块(410)固定连接，另一端连接所述第六驱动组件(920)；在正常情况下，所述推杆(910)跟随所述第一滑块(410)沿所述第一滑轨(420)方向运动；在紧急制动情况下，所述推杆(910)在所述第六驱动组件(920)的驱动力下牵制所述第一滑块(410)，以使得所述第一滑块(410)相对所述第一滑轨(420)静止。
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