[實用新型]一種高速高精度非接觸式三坐標測量機

有效

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• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN206556608U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 張濤;姜峰
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,秦彥蘇

技術領域

本實用新型屬于精密測量領域，具體涉及一種高速高精度非接觸式三坐標測量機。

背景技術

三坐標測量機作為一種通用性強、自動化程度高的高精度測量系統(tǒng)，在機械、電子等領域得到廣泛應用。三坐標測量機在工作過程中將被測工件的各種幾何元素的測量轉換為幾何元素上點集坐標的測量。在測得這些點的坐標位置后，再由軟件按照一定的算法和評定準則算出被測幾何元素的尺寸、形狀、相對位置等。目前，根據(jù)三坐標測量機測頭的形式，可將三坐標測量機分為接觸式三坐標測量機和非接觸式三坐標測量機。非接觸式三坐標測量機目前主要有激光點測量和線激光掃描測量兩種形式。對于接觸式三坐標測量機和非接觸式激光點測量三坐標測量機而言，測量過程需要頻繁的加速、減速，造成了測量速度較慢。非接觸式的線激光掃描測量在測量時加減速過程較少，可以大幅度的提高測量速度，但是由于線激光測量頭的自身誤差大于3μm，加上測量機本身的運動誤差，系統(tǒng)的測量誤差一般不小于5μm，使得其測量精度大幅度下降。現(xiàn)代的精密加工以及科學研究往往追求微米級的精度，在生產(chǎn)中一般要求測量不確定度小于制造公差的1/3～1/5。因此無論對于測量精度相對較高的接觸式測量，還是非接觸測量，均無法完成高精度的測量工作。

目前在三坐標測量和非接觸式測量方面已經(jīng)做了大量工作，如專利“一種基于激光測距的非接觸式測量裝置(201520858271.0)”和專利“一種非接觸式三坐標測量機(201620175137.5)”，都采用激光測量裝置，相對傳統(tǒng)的接觸式測量，測量精度有所提高，但是都采用傳統(tǒng)的三軸移動的方式，導致測量速度低下。專利“一種線激光掃描三維輪廓測量方法及裝置(201410087213.2)”中，一字線激光在磁致伸縮微位移控制器的控制下擺動，形成被檢測物體的掃描面，但是該裝置受相機景深和相機成像平面的限制，導致量程小。同時無法精確標定激光器與相機之間的關系，因此測定的精度并不高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供了一種高速高精度非接觸式三坐標測量機，改變了傳統(tǒng)三坐標測量機的運動形式，將測量頭一個方向的直線運動改變?yōu)楸粶y工件的旋轉運動，克服了傳統(tǒng)三坐標測量機因頻繁加減速而造成的測量速度低下的問題，同時測量頭采用高精度的激光位移傳感器，可大幅度提高三坐標的測量的精度，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)制造中對測量精度的需求。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種高速高精度非接觸式三坐標測量機，包括：

機床；

工作臺，裝接在機床；

主軸，裝接在機床且穿出工作臺；

載物臺，設在工作臺上并裝接在主軸，載物臺可通過主軸帶動旋轉且二者回轉軸線重合；該載物臺包括圓盤形的載物臺主體，該載物臺主體上設有環(huán)形滑槽，該環(huán)形滑槽內(nèi)滑動裝接有兩個可被固定的平衡塊；

工件，裝接在載物臺且可通過載物臺帶動旋轉；

框架，裝接在工作臺；

第一方向進給機構，裝接在框架；

第二方向進給機構，裝接在第一方向進給機構；

激光位移傳感器，裝接在第二方向進給機構，其測量方向與工件相對；該激光位移傳感器的測量精度優(yōu)于10nm，最大采樣頻率不低于492kHz；

在線動平衡儀，與框架和載物臺相連；

用于控制第一方向進給機構和第二方向進給機構的控制器，與第一方向進給機構和第二方向進給機構相連接；

通過主軸帶動工件旋轉，激光位移傳感器通過第一方向進給機構對工件表面進行掃描并采集工件表面的點的位置數(shù)據(jù)，處理得到工件的三維形貌。

一實施例中：所述在線動平衡儀包括相互連接的振動傳感器、轉速傳感器和動平衡儀主機，該振動傳感器與框架相連，該轉速傳感器裝接在工作臺且與載物臺相連。

一實施例中：所述平衡塊上設有緊定螺釘，通過該緊定螺釘將平衡塊固定在環(huán)形滑槽內(nèi)。

一實施例中：所述第一方向進給機構的定位精度優(yōu)于10nm。

一實施例中：所述第一方向進給機構為直線電機；所述第二方向進給機構為直線電機。

一實施例中：所述第一方向進給機構的進給軸線對主軸回轉軸線的垂直度誤差不大于1μm/200mm。

一實施例中：所述第一方向與第二方向相互垂直。

一實施例中：所述機床由天然大理石制成。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優(yōu)點：