專利名稱：移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)坐標(biāo)測量儀器，是生產(chǎn)過程中工件的檢驗設(shè)備，屬于檢測儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀。
背景技術(shù)：
坐標(biāo)測量儀主要用來測量被測物體的外形尺寸，尤其適用于測量不規(guī)則物體的外形尺寸，通常分二維、三維坐標(biāo)測量儀，又分接觸式和非接觸式兩類，本發(fā)明所說的光學(xué)坐標(biāo)測量儀屬于三維坐標(biāo)、非接觸式。光學(xué)坐標(biāo)測量儀是最近15年以來發(fā)展最快的坐標(biāo)測量技術(shù)之一，隨著數(shù)碼攝像技術(shù)和計算機(jī)軟件技術(shù)的高速發(fā)展，光學(xué)坐標(biāo)測量儀的測量精度也越來越高。由于其相對于常規(guī)的坐標(biāo)測量儀有著操作簡單、測量快速的優(yōu)點，越來越多地在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用，并逐步取替了常規(guī)的坐標(biāo)測量儀。
光學(xué)坐標(biāo)測量儀的基本原理是投射光源位于被測物體下方，將被測物體的影像投射到影像接收器的感應(yīng)面上，影像接收器再將接收到的影像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式的圖像，通過計算機(jī)軟件對數(shù)字圖像輪廓的識別和計算來求得被測物體的實際尺寸。因此光學(xué)坐標(biāo)測量技術(shù)是光學(xué)測量技術(shù)與計算機(jī)圖像處理技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。其技術(shù)關(guān)鍵是必須保證被測物體的影像正確無誤(無畸變)地投影至影像接收器上，因此，必須保證測頭或被測件在X、Y和Z方向上平穩(wěn)運(yùn)動，同時，透射光源必須使用遠(yuǎn)焦光路光源，且光源必須與放大物鏡處于同一光軸中。為了實現(xiàn)這一目的，目前通常使用的方法有以下三種第一種是采用懸臂結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，儀器的Z軸安裝在不動的懸臂上。而測臺在水平面內(nèi)作X，Y方向上的運(yùn)動，以保證透射光源與放大物鏡的運(yùn)動的同步性。但這類懸臂結(jié)構(gòu)往往比較單薄，測臺運(yùn)動時懸臂常常產(chǎn)生顫動，從而影響光源的同軸度，最終導(dǎo)致錯誤的測量結(jié)果。在大型光學(xué)測量儀中，這類現(xiàn)象尤其突出。
第二種結(jié)構(gòu)為固定龍門式結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，裝有X軸向的橫梁通過兩端支柱固定于底座上，保持靜止不動狀態(tài)。而測臺作Y方向上的運(yùn)動。Z軸沿橫梁的導(dǎo)軌作X方向上的運(yùn)動。
以上兩種結(jié)構(gòu)由于測臺運(yùn)動的范圍必須要雙倍于測量范圍的行程，因此使機(jī)型偏大，重量偏大。
第三種結(jié)構(gòu)屬于移動式龍門結(jié)構(gòu)，常用于接觸式三坐標(biāo)測量儀，可達(dá)到減少體積及重量的目的。在該結(jié)構(gòu)中，兩龍門立柱及橫梁均位于測臺面之上，其中，一端立柱安裝在導(dǎo)軌上，用驅(qū)動電機(jī)直接驅(qū)動，而另一立柱及橫梁則被動地被該立柱拖動。因此，除了常規(guī)的系統(tǒng)偏差之外，儀器還增加了一個繞驅(qū)動立柱的X-Y平面上的扭轉(zhuǎn)偏差。由于橫梁加Z軸的自重所引起的慣性力的作用，整個機(jī)架又產(chǎn)生了一個繞驅(qū)動立柱導(dǎo)軌的一個Y-Z平面上的扭轉(zhuǎn)偏差。由于在橫梁上不斷活動的Z軸的位置不斷改變，使整個機(jī)架的重心位置不斷地改變，因此，這兩個扭轉(zhuǎn)偏差帶有隨機(jī)性，非常不容易修正，使這種移動龍門式坐標(biāo)測量儀精度低。此外，這種結(jié)構(gòu)由于無法固定透射光源，不適用于光學(xué)坐標(biāo)測量儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，保證影像接收器與被測件在X、Y和Z方向上的相對運(yùn)動平穩(wěn)、無扭轉(zhuǎn)，且光源與影像接收器的放大物鏡處于同一光軸中。另外，移動部件行程小，使儀器體積小、測量精度高、使用維護(hù)方便。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，主要由底座、移動式龍門、測臺、光源、影像接收器組成，其特征在于所述的底座上左右各安裝一縱向?qū)к墸扛v向?qū)к壣习惭b兩個滑塊，兩根縱向?qū)к壣系幕瑝K通過一塊橫向平板連接，移動龍門的橫梁通過立柱均安裝在上述橫向平板上，橫向平板底部中間位置連接與縱向?qū)к壠叫械碾姍C(jī)驅(qū)動絲桿；透射光源通過連動機(jī)構(gòu)安裝在橫向平板上，有一Z軸平板安裝在移動龍門的橫梁上，并與連動機(jī)構(gòu)連接，影像接收器與Z軸平板中的垂直升降裝置連接，影像接收器的放大物鏡與透射光源始終處在同一垂直光軸；測臺高于橫向平板水平穿過移動式龍門，并安裝在底座上。
所述的連動機(jī)構(gòu)由橫向?qū)к?、橫向?qū)к壔瑝K、鋼絲繩、滑輪組組成，橫向?qū)к壯豖軸向安裝在橫向平板上，橫向?qū)к壔瑝K安裝在橫向?qū)к壣?，透射光源固定在橫向?qū)к壔瑝K，滑輪組中的兩個滑輪A、B分別安裝在橫向平板的左右兩側(cè)，其余的滑輪C、D、E安裝在龍門橫梁的左側(cè)，滑輪F、G安裝在龍門橫梁的右側(cè)，鋼絲繩的一端固定在橫向?qū)к壔瑝K上，另一端依次繞過滑輪A、C、F、D、E、G、B也固定在橫向?qū)к壔瑝K上，在滑輪F、D之間的鋼絲繩上連接Z軸平板，Z軸平板與龍門橫梁橫向?qū)к夁B接。
所述的測臺由平面臺板和兩個條形連接板組成，兩個條形連接板分別安裝在底座的前后兩側(cè)，且兩個條形連接板上沿高于透射光源，平面臺板由透明平板和邊框組成，平面臺板的邊框安裝在兩個條形連接板上。
所述的橫向?qū)к壥蔷€性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌或滑動、滾動導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)；所述的縱向?qū)к壥墙饘倬€性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌。
所述的每一縱向?qū)к壣系膬苫瑝K相距500mm以上。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本發(fā)明的測臺固定在底座上，將透射光源、影像接收器和移動龍門設(shè)置為一體，由于兩根縱向?qū)к壣系乃膲K滑塊固定在同一塊橫向平板上，橫向平板底部中間位置連接與縱向?qū)к壠叫械碾姍C(jī)驅(qū)動絲桿，在移動時，對兩根縱向?qū)к壧峁ΨQ相等的驅(qū)動力。因此，有效地保證了影像接收器與被測件在X、Y和Z方向上的相對運(yùn)動平穩(wěn)，限制了X-Y平面上的扭轉(zhuǎn)偏差。
2、本發(fā)明的透射光源通過連動機(jī)構(gòu)安裝在橫向平板上，有一Z軸平板安裝在移動龍門的橫梁的橫向?qū)к壣希⑴c連動機(jī)構(gòu)連接，影像接收器與Z軸平板中的垂直升降裝置連接，使影像接收器的放大物鏡與透射光源始終處在同一垂直光軸中，保持同步移動。同時，移動部件行程小，使儀器體積小、測量精度高、使用維護(hù)方便。


圖1為本發(fā)明一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀—實施例的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀連動機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，主要由底座12、移動式龍門、測臺10、11、光源9、影像接收器19組成，底座12上左右各安裝一縱向?qū)к?、2，每根縱向?qū)к?、2上各安裝兩個相距500mm以上的滑塊3、4，兩根縱向?qū)к?、2的4個滑塊3、4通過同一塊橫向平板5連接，移動龍門的橫梁6通過立柱7均安裝在橫向平板5上，橫向平板5的底部中線位置連接與縱向?qū)к壠叫械碾姍C(jī)驅(qū)動絲桿8，這樣對兩根縱向?qū)к?、2提供對稱相等的驅(qū)動力，有效地限制了龍門移動時X-Y平面上的扭轉(zhuǎn)偏差。
橫向平板5上沿X軸向還安裝著橫向?qū)к?3，橫向?qū)к?3上安裝有橫向?qū)к壔瑝K14，透射光源9固定在橫向?qū)к壔瑝K14上；橫向?qū)к壔瑝K14與連動機(jī)構(gòu)15連接，影像接收器與Z軸平板17中的垂直升降裝置連接，Z軸平板17安裝在移動龍門的橫梁6上并與橫向平板5上的透射光源9在同一垂直位置。
參見圖2，連動機(jī)構(gòu)15是一組滑輪結(jié)構(gòu)，滑輪組18中的兩個A、B分別安裝在平板5的左右兩側(cè)，其余的滑輪C、D、E安裝在龍門橫梁6的左側(cè)，滑輪F、G安裝在龍門橫梁6的右側(cè)，鋼絲繩16的一端固定在橫向?qū)к壔瑝K14上，另一端依次繞過滑輪A、C、F、D、E、G、B也固定在橫向?qū)к壔瑝K14上，其中，鋼絲繩16在滑輪F、D之間固定在Z軸平板17上，Z軸平板與龍門橫梁橫向?qū)к夁B接。這樣當(dāng)Z軸沿X軸向移動時，在連動機(jī)構(gòu)15的帶動下，透射光源9和影像接收器19同步移動，始終處于同一垂直光軸；該連動機(jī)構(gòu)15也可使用電機(jī)通過絲桿直接驅(qū)動而成。但此時驅(qū)動透射光源的電機(jī)必須同X軸的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行同步控制，否則，將不能達(dá)到透射光源9與影像接收器19的放大物鏡始終保持同光軸地運(yùn)動。
測臺由平面臺板10和兩個條形連接板11組成，兩個條形連接板11位于平面臺板10下的前后兩邊，安裝時，測臺穿過龍門在橫向平板5的上方，通過兩個條形連接板11分別固定在底座12的前后兩側(cè)，其高度高于透射光源9。這樣，測臺10、11與龍門相對獨立，無直接的機(jī)械接觸。平面臺板10由透明平板和邊框組成，用于光學(xué)無接觸坐標(biāo)測量儀。當(dāng)平面臺板為實體平板時，該結(jié)構(gòu)可用于接觸式坐標(biāo)測量儀。
橫向?qū)к?3是線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌、滑動、滾動導(dǎo)槽等結(jié)構(gòu)?？v向?qū)к?、2是金屬線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌。
當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，主要由底座(12)、移動式龍門、測臺、光源(9)、影像接收器(19)組成，其特征在于所述的底座上左右各安裝一縱向?qū)к?，每根縱向?qū)к壣习惭b兩個滑塊(3、4)，兩根縱向?qū)к?1、2)上的滑塊(3、4)通過一塊橫向平板(5)連接，移動龍門的橫梁(6)通過立柱(7)均安裝在上述橫向平板(5)上，橫向平板(5)底部中間位置連接與縱向?qū)к?1、2)平行的電機(jī)驅(qū)動絲桿(8)；透射光源(9)通過連動機(jī)構(gòu)(15)安裝在橫向平板(5)上，有一Z軸平板(17)安裝在移動龍門的橫梁(6)上，并與連動機(jī)構(gòu)(15)連接，影像接收器(19)與Z軸平板(17)中的垂直升降裝置連接，影像接收器(19)的放大物鏡與透射光源(9)的光軸始終處在同一垂直線；測臺高于橫向平板(5)水平穿過移動式龍門，并安裝在底座(12)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的連動機(jī)構(gòu)(15)由橫向?qū)к?13)、橫向?qū)к壔瑝K(14)、鋼絲繩(16)、滑輪組(18)組成，橫向?qū)к?13)沿X軸向安裝在橫向平板(5)上，橫向?qū)к壔瑝K(14)安裝在橫向?qū)к?13)上，透射光源(9)固定在橫向?qū)к壔瑝K(14)上，滑輪組(18)中的兩個滑輪A、B分別安裝在橫向平板(5)的左右兩側(cè)，其余的滑輪C、D、E安裝在龍門橫梁(6)的左側(cè)，滑輪F、G安裝在龍門橫梁(6)的右側(cè)，鋼絲繩(16)的一端固定在橫向?qū)к壔瑝K(14)上，另一端依次繞過滑輪A、C、F、D、E、G、B也固定在橫向?qū)к壔瑝K(14)上，在滑輪F、D之間的鋼絲繩上連接Z軸平板(17)，Z軸平板(17)與龍門橫梁(6)橫向?qū)к夁B接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的測臺由平面臺板(10)和兩個條形連接板(11)組成，兩個條形連接板(11)分別安裝在底座(12)的前后兩側(cè)，且兩個條形連接板(11)上沿高于透射光源(9)，平面臺板由透明平板和邊框組成，平面臺板的邊框安裝在兩個條形連接板(11)上。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的橫向?qū)к?13)是線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌或滑動、滾動導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)；所述的縱向?qū)к?1、2)是金屬線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌。
5.按照權(quán)利要求3所述的移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的橫向?qū)к?13)是線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌或滑動、滾動導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)；所述的縱向?qū)к?1、2)是金屬線性導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的每一縱向?qū)к?1、2)上的兩滑塊(3、4)相距500mm以上。
7.按照權(quán)利要求5所述的一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，其特征在于所述的每一縱向?qū)к?1、2)上的兩滑塊(3、4)相距500mm以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種移動龍門式光學(xué)坐標(biāo)測量儀，主要由底座、移動式龍門、測臺、光源、影像接收器組成，其特點是所述的底座上左右各安裝一縱向?qū)к?，每根縱向?qū)к壣习惭b兩個滑塊，兩根縱向?qū)к壣系幕瑝K通過一塊橫向平板連接，移動龍門安裝在橫向平板上，橫向平板底部中間位置連接電機(jī)驅(qū)動絲桿；透射光源通過連動機(jī)構(gòu)安裝在橫向平板上，有一Z軸平板安裝在移動龍門的橫梁上，并與連動機(jī)構(gòu)連接，影像接收器與Z軸平板中的垂直升降裝置連接，且與透射光源始終在同一垂直位置；測臺高于橫向平板水平穿過移動式龍門，并安裝在底座上。保證影像接收器與被測件在三維方向上的相對運(yùn)動平穩(wěn)、無扭轉(zhuǎn)。儀器體積小、測量精度高、使用維護(hù)方便。
文檔編號G01B11/03GK1932436SQ200610069130
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者趙政康 申請人:趙政康