[發明專利]一種基于多瞄準裝置的復合坐標測量系統

有效

• 申請號: 201610737241.3
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106352823B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 錢豐;孫玉玖;武文彬;唐志鋒;何磊
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多瞄準裝置的復合坐標測量系統，其特征在于，包括：包括坐標測量機、激光干涉儀、電感測微儀、光電顯微鏡、機械運動系統、可調整工作臺和嵌入式控制及數據處理系統；

坐標測量機包括坐標測量機測頭系統、光柵系統以及坐標機控制系統；坐標測量機測頭系統的功能是探測被測件的位置并將當前狀態反饋給坐標測量控制系統；光柵系統的功能是作為坐標測量機的長度測量基準，給控制系統提供準確的位置信息；坐標機控制系統的功能為接收坐標測量機測頭系統反饋的被測件的位置及當前狀態信息；坐標測量機的功能是利用X軸精密直線導軌、Y軸精密直線導軌、Z軸精密直線導軌、光柵系統、坐標測量機測頭系統、坐標機控制系統、機械運動系統及嵌入式控制及數據處理系統進行三維尺寸測量；

激光干涉儀通過固定機構安裝在坐標測量機的基座上，包括穩頻激光器、干涉鏡、偏振分光鏡、聚光鏡、準直鏡、反射鏡和環境傳感器；激光干涉儀采用激光波長作為長度測量基準，符合直接溯源米定義的要求；環境傳感器均勻布置在被測件上；穩頻激光器發出的線偏振光經由聚光鏡和準直鏡后形成一束準直光束，該光束由偏振分光鏡分成兩束偏振方向相互垂直的線偏振光，一束到達固定角錐反射鏡形成參考光束；另一束到達移動角錐反射鏡形成測量光束；返回的測量光和參考光重合形成干涉信號，并投射到光電系統；光電系統將干涉信號轉換成電信號，送到嵌入式控制及數據處理系統；激光干涉儀的功能是利用高精度的環境傳感器對環境參數進行實時采集并對空氣折射率和熱膨脹的影響加以補償實現一維高精度測長，并將其測量的位置發送到嵌入式控制及數據處理系統；

電感測微儀固定在坐標測量機Z軸上，功能是采用電感測量原理將電感測微儀連接到嵌入式控制及數據處理系統并使X軸精密直線導軌、Z軸精密直線導軌共同移動，當測針上的觸頭在測量方向與被測件表面接觸時，電感測微儀將觸頭壓深量轉化為電信號同時產生觸發信號，并通過嵌入式控制及數據處理系統讀取后轉化為位移量，并使該系統記錄當前激光干涉儀的位置；

光電顯微鏡在測量端面時采用像點原理，利用光源在測量面上形成一縮小實像光學像點，該像點恰好位于顯微鏡的物平面上；光電顯微鏡通過橋框安裝在坐標測量機的基座上；當測量刻線時，光電顯微鏡直接將刻線成像于光電接收器的狹縫上，產生觸發信號，用于光電瞄準；光電顯微鏡的功能為將像點經顯微物鏡成像于光電接收器的狹縫上，產生觸發信號，瞄準端面或刻線位置，并將該瞄準狀態發送到嵌入式控制及數據處理系統，并使該系統記錄當前激光干涉儀的位置；

坐標測量機、光電顯微鏡、電感測微儀、激光干涉儀彼此間通過數據線相互連接并通過數據線連接到到嵌入式控制及數據處理系統，同時嵌入式控制及數據處理系統控制復合坐標測量系統的各分系統，采集各個系統的數據，并計算得到相應的測量結果；

機械運動系統包括移動工作臺、三軸精密直線導軌、三軸電機及驅動裝置；三軸精密直線導軌分別為X軸精密直線導軌、Y軸精密直線導軌以及Z軸精密直線導軌；三軸電機及驅動裝置分別為X軸電機及驅動裝置、Y軸電機及驅動裝置以及Z軸電機及驅動裝置；移動工作臺主要用來承載被測件，面積應滿足測量的要求；三軸精密直線導軌、三軸電機及驅動裝置是本系統的運動機構，用來移動被測件及測頭到指定位置；三軸導軌的直線度、垂直度應能滿足相應測量誤差的要求；機械運動系統的功能是提供三軸準確位移，即提供高精度直線運動；可調整工作臺固定于移動工作臺之上，其功能為用來固定被測件并調整被測件的姿態；其具有兩方向調整功能，分別為調整被測件的軸線與測量軸線重合，完全符合阿貝原則，減少阿貝誤差，提高測量精度；

嵌入式控制及數據處理系統包括激光干涉儀、坐標測量機、機械運動系統、電感測微儀、光電顯微鏡各裝置的供電電路、控制電路以及主控制器；嵌入式控制系統可嵌入到坐標測量機的控制系統中，各供電電路以及控制電路分別與激光干涉儀、坐標測量機、機械運動系統、電感測微儀、光電顯微鏡各裝置相連，用來直接控制各裝置；嵌入式控制及數據處理系統的功能為向各裝置發送指令并反饋狀態信息；驅動三軸電機轉動，帶動三軸移動到其工作行程的任意位置，進而驅動電感測微儀、光電顯微鏡瞄準被測件的被測位置，并通過反饋的結果計算被測件的坐標，進而計算出對應被測尺寸；切換2種測長裝置光柵系統、激光干涉儀以及3種瞄準裝置測頭系統、電感測微儀、光電顯微鏡，實現不同的測量功能。