[發(fā)明專利]基于三維測量框架的高精度自由曲面仿形測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110925097.7
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113834438A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 居冰峰;張文浩;朱吳樂;李暢
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.基于三維測量框架的高精度自由曲面仿形測量裝置，其特征在于，包括隔振底座(1)、大理石基座(2)、X軸運(yùn)動(dòng)臺(3)、平面平晶底座(4)、平面平晶(5)、Y軸龍門架(6)、測量框架龍門架(7)、Y軸運(yùn)動(dòng)臺(8)、Z軸運(yùn)動(dòng)臺(9)、水平條晶(10)、水平條晶調(diào)整架(11)、垂直條晶調(diào)整架(12)、垂直條晶(13)、標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)、A軸轉(zhuǎn)臺(15)、工件臺(17)、B軸俯仰臺(18)、C軸轉(zhuǎn)臺(19)、X補(bǔ)償光束(20)、Z向補(bǔ)償探頭支架(21)、Z向補(bǔ)償探頭(22)、Z向補(bǔ)償光束(23)、Y向補(bǔ)償探頭支架(24)、A軸補(bǔ)償探頭支架(25)、Y向補(bǔ)償光束(26)、Y向補(bǔ)償探頭(27)、A軸補(bǔ)償探頭(28)、測量探頭支架(29)、測量探頭(30)、X向補(bǔ)償探頭支架(31)、X向補(bǔ)償探頭(32)、測控設(shè)備(33)；

隔振底座(1)置于地面上，大理石基座(2)水平安裝于隔振底座(1)上，且大理石基座(2)上面安裝有雙驅(qū)形式的X軸運(yùn)動(dòng)臺(3)、平面平晶底座(4)與C軸轉(zhuǎn)臺(19)；其中平面平晶支架(4)上方安裝平面平晶(5)；C軸轉(zhuǎn)臺(19)上方堆疊安裝B軸俯仰臺(18)與工件臺(17)，被測工件(16)固定于工件臺(17)上；Y軸龍門架(6)上堆疊安裝Y軸運(yùn)動(dòng)臺(8)與Z軸運(yùn)動(dòng)臺(9)；Z軸運(yùn)動(dòng)臺(9)底端安裝A軸轉(zhuǎn)臺(15)，并在A軸轉(zhuǎn)臺(15)上側(cè)與右側(cè)分別布置Z向補(bǔ)償探頭支架(21)與Y向補(bǔ)償探頭支架(24)，Z軸運(yùn)動(dòng)臺(9)后側(cè)安裝X向補(bǔ)償探頭支架(31)；Z向補(bǔ)償探頭(22)固定于Z向補(bǔ)償探頭支架(21)末端，并發(fā)射Z向補(bǔ)償光束(23)指向并通過經(jīng)水平條晶調(diào)整架(11)固定于測量框架龍門(7)下側(cè)的水平條晶(10)；Y向補(bǔ)償探頭(27)固定于Y向補(bǔ)償探頭支架(24)末端，并發(fā)射Y向補(bǔ)償光束(16)指向并通過經(jīng)垂直條晶調(diào)整架(12)固定于測量框架龍門(7)右內(nèi)側(cè)的垂直條晶(13)；X向補(bǔ)償探頭(32)固定于X向補(bǔ)償探頭支架(32)中心，并發(fā)射X向補(bǔ)償光束(20)指向平面平晶(5)；A軸補(bǔ)償探頭(28)通過A軸探頭支架(25)安裝在A軸轉(zhuǎn)臺(15)上，并指向穿過A軸轉(zhuǎn)臺(15)安裝于Z軸運(yùn)動(dòng)臺(9)上的標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)，測量探頭(30)通過測量探頭安裝支架(29)安裝于A軸臺面上，并指向被測工件(16)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維測量框架的高精度自由曲面仿形測量裝置，其特征在于X向補(bǔ)償測頭(32)、X向補(bǔ)償光束(20)、平面平晶(5)、Y向補(bǔ)償測頭(27)、Y向補(bǔ)償光束(26)、垂直條晶(13)、Z向補(bǔ)償測頭(22)、Z向補(bǔ)償光束(23)、水平條晶(10)、A軸補(bǔ)償探頭(28)、標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)構(gòu)成三維測量框架；其中X向補(bǔ)償光束(20)、Y向補(bǔ)償光束(26)、Z向補(bǔ)償光束(23)及A軸補(bǔ)償探頭(28)的光束于標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)的中心形成四線共心，以最大程度消除阿貝誤差；且能夠通過水平條晶調(diào)整架(11)、垂直條晶調(diào)整架(12)、平面平晶調(diào)整架(4)及標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)調(diào)整空間姿態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三維測量框架的高精度自由曲面仿形測量裝置，其特征在于在測量過程中，X向補(bǔ)償測頭(32)、Y向補(bǔ)償測頭(27)與Z向補(bǔ)償測頭(22)的測量數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)反映出測量探頭(30)由于各運(yùn)動(dòng)軸直線度、定位精度以及俯仰偏擺角的誤差引起的，在XYZ三個(gè)方向上相對于平面平晶(5)、垂直條晶(13)以及水平條晶(10)的位置偏移量，從而實(shí)現(xiàn)三維空間位置誤差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償；平面平晶(5)垂直固定，以避免由重力引起的變形；測量過程中水平條晶(10)、水平條晶支架(11)、垂直條晶(13)、垂直條晶支架(12)及測量框架龍門架(7)整體與X軸運(yùn)動(dòng)臺(3)固連，并隨整體進(jìn)行前后移動(dòng)，由平面平晶(5)與X向補(bǔ)償光束(20)進(jìn)行定位誤差補(bǔ)償；此外，測量過程中A軸補(bǔ)償探頭(28)實(shí)時(shí)監(jiān)測A軸轉(zhuǎn)臺(15)相對于標(biāo)準(zhǔn)球模塊(14)的偏離量，從而監(jiān)測測量探頭(30)在A軸轉(zhuǎn)臺(15)旋轉(zhuǎn)過程中的徑向跳動(dòng)量，以進(jìn)行補(bǔ)償。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維測量框架的高精度自由曲面仿形測量裝置，其特征在于，該裝置的一種測量模式：當(dāng)被測工件(16)為大陡度自由曲面元件時(shí)，所有運(yùn)動(dòng)臺聯(lián)動(dòng)以進(jìn)行掃描測量。