[發明專利]基于激光跟蹤儀的大型面自動化測量輔助裝置

有效

• 申請號: 201310442896.4
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103528538A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 田威;李鳴陽;韓鋒;袁正茂;王杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

?

技術領域

本發明涉及大型面三維測量技術，特別涉及一種基于激光跟蹤儀的多站位大型面的自動化測量輔助裝置。

背景技術

隨著現代制造技術的迅速發展，企業對產品的性能提出了越來越高的要求，尤其是對大型復雜曲面不僅要求制造周期短，而且制造精度要求高。因此，對大型面表面輪廓的三維測量技術成為了國內外研究的熱點之一，它被廣泛應用于航空航天、汽車、在線監測與機械制造等領域。

當前，針對大型面的測量一般采用的設備包括大型龍門式三坐標測量機、便攜式關節臂測量系統及激光跟蹤儀。大型龍門式三坐標測量機測量精度高，但是體積龐大、便攜性、靈活性差；便攜式關節臂柔性較好，但是對大型面的測量需要統一多臺關節臂的坐標；激光跟蹤儀作為一種三維數字化測量技術迅速發展，給制造業雖然帶來了很大便捷，但激光跟蹤儀作為一種測量工具，通過人工手持靶標對點進行逐個測量不僅測量效率低，而且精度不高，同時增加了工人勞動量，特別是對一些測量線、大型復雜曲面等的測量。因此，在這種情況下需要根據待測曲面的形狀，設計合理的測量方案，以及設計必要的一系列輔助裝置，從而達到測量目標。例如，對多站位上的飛機大尺寸翼面進行三維測量，測量點數很多，工作量大，人工測量難以完成。鑒于激光跟蹤儀無法完成這類測量數據工作量較大的曲面的測量，需要設計一種輔助裝置，通過對待測曲面進行數據提取，然后上位機與該輔助裝置、上位機與激光跟蹤儀進行數據通訊，實現這類曲面的方便快捷、全自動、快速、高精度測量。

中國專利?“一種基于激光跟蹤儀的大型面形測量的輔助裝置及測量方法”（?公告號CN102607464A），文中公開的輔助裝置主要包括四驅小車，安裝在小車前端的平行四邊形升降機構組成。升降機構一側安裝在一個圓盤上，通過四個螺栓將圓盤安裝在小車上，激光跟蹤儀的靶標安裝在升降機構上，當小車運動時升起靶標不與被側面接觸，測量時下降與被側面充分接觸。通過實時測量靶標與跟蹤頭各自的空間角度，然后改變靶標的姿態實現靶標與跟蹤頭自動對準。該裝置能有效避免測量過程中出現的斷光現象，但是在實際應用中還存在不足：

1)????????該升降機構運動控制復雜，沒有實現對靶標的運動進行自動控制，在實際操作過程中測量工作量大。

2)????????無法實現靶標的準確定位，只能靠人工觀測，因此靶標定位精度低。同時沒有安裝限位開關，無法判斷靶標是否過度接觸產品。

3)????????四驅小車沒有實現自動控制，無法實現小車準確到達測量位置以及在兩個測量區域之間測量機構的自動移動。

4)????????該測量機構不適合大型面的自動化測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于激光跟蹤儀的大型面全自動輔助測量裝置，不僅可對大型面結構進行自動化測量，且具有利用激光跟蹤儀對多站位的產品進行快速測量的特點，靶標定位精度也大幅提高。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于激光跟蹤儀的大型面自動化測量輔助裝置，包括導航小車、直角三坐標伺服機構、靶標、計算機控制系統及激光跟蹤儀，其中直角三坐標伺服機構安裝在導航小車上，靶標被夾持在直角三坐標伺服機構上，計算機控制系統分別連接導航小車、直角三坐標伺服機構及激光跟蹤儀。

所述直角三坐標伺服機構包括滑臺、進給機構、夾持機構和立柱，其中滑臺安裝在導航小車上，立柱安裝在滑臺上實現在滑臺上做X方向運動；進給機構安裝在立柱上實現沿立柱做Z方向運動，末端夾持靶標的夾持機構與進給機構相連接實現做Y方向運動；在滑臺側面、進給機構的滑臺側面、立柱側面各安裝有兩個限位開關和一個復位開關，限位開關用于控制直角三坐標伺服機構的三軸行程，復位開關用于控制三軸復位。

所述夾持機構與進給機構連接處安裝有一彈簧、一個接近開關和一個限位開關，其中彈簧與接近開關配合防止靶標進給過量。

所述夾持機構往Z軸反方向傾斜，與進給機構呈一鈍角，同時整個進給裝置在X方向為一活動裝置，實現沿X方向自由偏置，其偏置距離可以自行調節，這樣有效避免了機構本身對激光跟蹤儀引起的斷光現象。

所述導航小車的四個角點采用萬向輪結構，中間是安裝有彈簧減震裝置的兩個驅動輪，導航小車前部安裝有電子攝像頭以及報警器，整個驅動部分靠8個并聯的48V輸出電瓶供電，采用兩個電機驅動小車前后左右移動。