[發(fā)明專利]一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610737241.3
• 申請(qǐng)日: 2016-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN106352823B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢豐;孫玉玖;武文彬;唐志鋒;何磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01B21/00
• 分類號(hào): 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(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：包括坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光干涉儀、電感測(cè)微儀、光電顯微鏡、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)整工作臺(tái)和嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)包括坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭系統(tǒng)、光柵系統(tǒng)以及坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)；坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭系統(tǒng)的功能是探測(cè)被測(cè)件的位置并將當(dāng)前狀態(tài)反饋給坐標(biāo)測(cè)量控制系統(tǒng)；光柵系統(tǒng)的功能是作為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的長(zhǎng)度測(cè)量基準(zhǔn)，給控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的位置信息；坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)的功能為接收坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭系統(tǒng)反饋的被測(cè)件的位置及當(dāng)前狀態(tài)信息；坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的功能是利用X軸精密直線導(dǎo)軌、Y軸精密直線導(dǎo)軌、Z軸精密直線導(dǎo)軌、光柵系統(tǒng)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭系統(tǒng)、坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行三維尺寸測(cè)量；

激光干涉儀通過固定機(jī)構(gòu)安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基座上，包括穩(wěn)頻激光器、干涉鏡、偏振分光鏡、聚光鏡、準(zhǔn)直鏡、反射鏡和環(huán)境傳感器；激光干涉儀采用激光波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度測(cè)量基準(zhǔn)，符合直接溯源米定義的要求；環(huán)境傳感器均勻布置在被測(cè)件上；穩(wěn)頻激光器發(fā)出的線偏振光經(jīng)由聚光鏡和準(zhǔn)直鏡后形成一束準(zhǔn)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(dá)固定角錐反射鏡形成參考光束；另一束到達(dá)移動(dòng)角錐反射鏡形成測(cè)量光束；返回的測(cè)量光和參考光重合形成干涉信號(hào)，并投射到光電系統(tǒng)；光電系統(tǒng)將干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；激光干涉儀的功能是利用高精度的環(huán)境傳感器對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并對(duì)空氣折射率和熱膨脹的影響加以補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)一維高精度測(cè)長(zhǎng)，并將其測(cè)量的位置發(fā)送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

電感測(cè)微儀固定在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)Z軸上，功能是采用電感測(cè)量原理將電感測(cè)微儀連接到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并使X軸精密直線導(dǎo)軌、Z軸精密直線導(dǎo)軌共同移動(dòng)，當(dāng)測(cè)針上的觸頭在測(cè)量方向與被測(cè)件表面接觸時(shí)，電感測(cè)微儀將觸頭壓深量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，并通過嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)讀取后轉(zhuǎn)化為位移量，并使該系統(tǒng)記錄當(dāng)前激光干涉儀的位置；

光電顯微鏡在測(cè)量端面時(shí)采用像點(diǎn)原理，利用光源在測(cè)量面上形成一縮小實(shí)像光學(xué)像點(diǎn)，該像點(diǎn)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(biāo)測(cè)量機(jī)的基座上；當(dāng)測(cè)量刻線時(shí)，光電顯微鏡直接將刻線成像于光電接收器的狹縫上，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，用于光電瞄準(zhǔn)；光電顯微鏡的功能為將像點(diǎn)經(jīng)顯微物鏡成像于光電接收器的狹縫上，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，瞄準(zhǔn)端面或刻線位置，并將該瞄準(zhǔn)狀態(tài)發(fā)送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并使該系統(tǒng)記錄當(dāng)前激光干涉儀的位置；

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、光電顯微鏡、電感測(cè)微儀、激光干涉儀彼此間通過數(shù)據(jù)線相互連接并通過數(shù)據(jù)線連接到到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，同時(shí)嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制復(fù)合坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的各分系統(tǒng)，采集各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算得到相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果；

機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括移動(dòng)工作臺(tái)、三軸精密直線導(dǎo)軌、三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置；三軸精密直線導(dǎo)軌分別為X軸精密直線導(dǎo)軌、Y軸精密直線導(dǎo)軌以及Z軸精密直線導(dǎo)軌；三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置分別為X軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置；移動(dòng)工作臺(tái)主要用來承載被測(cè)件，面積應(yīng)滿足測(cè)量的要求；三軸精密直線導(dǎo)軌、三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置是本系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來移動(dòng)被測(cè)件及測(cè)頭到指定位置；三軸導(dǎo)軌的直線度、垂直度應(yīng)能滿足相應(yīng)測(cè)量誤差的要求；機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供三軸準(zhǔn)確位移，即提供高精度直線運(yùn)動(dòng)；可調(diào)整工作臺(tái)固定于移動(dòng)工作臺(tái)之上，其功能為用來固定被測(cè)件并調(diào)整被測(cè)件的姿態(tài)；其具有兩方向調(diào)整功能，分別為調(diào)整被測(cè)件的軸線與測(cè)量軸線重合，完全符合阿貝原則，減少阿貝誤差，提高測(cè)量精度；

嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括激光干涉儀、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、電感測(cè)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(tǒng)可嵌入到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的控制系統(tǒng)中，各供電電路以及控制電路分別與激光干涉儀、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、電感測(cè)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(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能為向各裝置發(fā)送指令并反饋狀態(tài)信息；驅(qū)動(dòng)三軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)三軸移動(dòng)到其工作行程的任意位置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電感測(cè)微儀、光電顯微鏡瞄準(zhǔn)被測(cè)件的被測(cè)位置，并通過反饋的結(jié)果計(jì)算被測(cè)件的坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算出對(duì)應(yīng)被測(cè)尺寸；切換2種測(cè)長(zhǎng)裝置光柵系統(tǒng)、激光干涉儀以及3種瞄準(zhǔn)裝置測(cè)頭系統(tǒng)、電感測(cè)微儀、光電顯微鏡，實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量功能。