本發(fā)明是一種全自動(dòng)大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，屬于幾何量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前對(duì)于大尺寸工業(yè)測量系統(tǒng)存在的問題是如何解決測量系統(tǒng)的現(xiàn)場校準(zhǔn)。定長的標(biāo)尺從長度上和精度上都無法滿足現(xiàn)場需求，因此國外一些機(jī)構(gòu)開始嘗試使用激光干涉技術(shù)解決這一問題。當(dāng)前美國對(duì)于解決激光跟蹤儀等坐標(biāo)測量儀器的現(xiàn)場校準(zhǔn)所作的工作比較多。

美國的Tetra Precision公司研制的激光球桿LBB(Laser Ball Bar)將激光干涉儀與球桿儀結(jié)合起來能夠在1m范圍內(nèi)對(duì)數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行快速校準(zhǔn)。

美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(National Institute of Standards and Technology)為了解決激光跟蹤儀的校準(zhǔn)，開發(fā)了激光導(dǎo)軌校準(zhǔn)系統(tǒng)(LRCS-Laser Rail Calibration System)，該系統(tǒng)包括一個(gè)激光干涉儀、兩個(gè)導(dǎo)軌、滑臺(tái)和支撐架，它在激光跟蹤儀的工作現(xiàn)場提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長度，導(dǎo)軌全長3m，有效工作范圍2.5m，1m測長準(zhǔn)確度在6μm左右。其中一根導(dǎo)軌用兩個(gè)重型三腳架支撐，一個(gè)三腳架用來將導(dǎo)軌的一個(gè)支點(diǎn)調(diào)高，另一個(gè)三腳架用來將導(dǎo)軌的第二個(gè)支點(diǎn)調(diào)低，通過調(diào)整三腳架的高低可以將該導(dǎo)軌的姿態(tài)從水平狀態(tài)調(diào)整到對(duì)角狀態(tài)。另一根導(dǎo)軌豎直安放在其中一個(gè)可以調(diào)高的三腳架上，干涉儀則根據(jù)測量需要依次安置在兩個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)軌上。由于采用重型三腳架，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，不會(huì)因手動(dòng)工作臺(tái)引入較大的隨機(jī)誤差，但測量起來比較麻煩，比較耗時(shí)。

美國API公司(Automated PrecisionInc.)于2004年開發(fā)了激光導(dǎo)軌系統(tǒng)(LaserRail-TM-System)，導(dǎo)軌全長2m，能夠在水平、垂直、傾斜等工作模式下與激光跟蹤儀進(jìn)行測長比對(duì)。系統(tǒng)導(dǎo)軌采用輕便的三角架支撐，導(dǎo)軌的水平與傾斜姿態(tài)調(diào)整也是通過調(diào)整三角架的高低來實(shí)現(xiàn)，通過將其中一個(gè)三角架更換成一個(gè)地面支撐座可以使導(dǎo)軌處于垂直狀態(tài)。系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)小巧的激光干涉儀，將干涉儀集成到導(dǎo)軌內(nèi)部，使之不占用導(dǎo)軌長度，結(jié)構(gòu)更緊湊。由于結(jié)構(gòu)過分輕便，移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)易引入震動(dòng)干擾，減低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

國內(nèi)北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所于2009年推出了激光跟蹤儀現(xiàn)場評(píng)定裝置，該裝置采用框架式底座，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)在0°～90°范圍內(nèi)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，可控制的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，干涉儀進(jìn)行測長，分離式控制箱，然而此系統(tǒng)采用的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)需要人工進(jìn)行拔銷式定位，螺帽鎖緊，由于橫梁重，需要多人進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整鎖緊，調(diào)整起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力；由于采用人工調(diào)整鎖緊導(dǎo)致調(diào)整鎖緊力不一致，影響每次測量直線度的重復(fù)性，從而影響精度，此外，采用分離式控制系統(tǒng)，操作及搬運(yùn)及其不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的測量操作不方便，測量效率低的問題，本發(fā)明提供了一種全自動(dòng)大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種全自動(dòng)大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，由三部分組成：集成有控制系統(tǒng)的可移動(dòng)調(diào)整底座；模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)；直線測長組件；

集成有控制系統(tǒng)的可移動(dòng)調(diào)整底座，包括集成控制系統(tǒng)、底座、鈿腳和全向腳輪；底座是裝置的基礎(chǔ)，底座的一端向內(nèi)開設(shè)凹槽，用于放置直線導(dǎo)軌組件的端部；利用安裝在底座角落上的四個(gè)可調(diào)整鈿腳能夠方便實(shí)現(xiàn)裝置的水平調(diào)節(jié)功能；通過全向腳輪能夠方便實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)裝置的快速移動(dòng)；集成控制系統(tǒng)安裝在底座上，控制系統(tǒng)通過串口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過計(jì)算軟件可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)和梯形絲杠推桿；

模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括一體式支撐架、姿態(tài)調(diào)整架、梯形絲杠推桿、姿態(tài)調(diào)整電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、預(yù)緊螺釘、內(nèi)嵌黃銅套、外嵌黃銅套；

兩根梯形絲杠推桿一端固定安裝在一體式支撐架上，一端固定安裝在姿態(tài)調(diào)整架上；兩根梯形絲杠推桿與姿態(tài)調(diào)整架可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，一體式支撐架與底座固定連接，梯形絲杠推桿升降到不同高度即可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整架角度的0°～90°調(diào)整；電機(jī)固定在兩根梯形絲杠推桿底端；

上端敞開的一體式支撐架兩內(nèi)側(cè)分別安裝有兩個(gè)內(nèi)嵌黃銅套，一體加工的姿態(tài)調(diào)整架旋轉(zhuǎn)孔內(nèi)兩端安裝有兩個(gè)外嵌黃銅套，轉(zhuǎn)軸穿過內(nèi)嵌黃銅套與外嵌黃銅套并通過預(yù)緊螺釘鎖緊，以保證姿態(tài)調(diào)整架繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)無間隙；轉(zhuǎn)軸右側(cè)端面設(shè)計(jì)有鎖緊止轉(zhuǎn)螺紋孔，螺釘通過孔擰緊到一體式支撐架上，鎖緊后整個(gè)姿態(tài)調(diào)整架繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，內(nèi)嵌黃銅套與外嵌黃銅套接觸面外徑為旋轉(zhuǎn)軸徑的三倍以上，且內(nèi)嵌黃銅套與外嵌黃銅套均采用石墨自潤滑設(shè)計(jì)；

直線測長組件包括：導(dǎo)軌安裝架、電機(jī)、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌安裝塊、滑臺(tái)、反射鏡安裝座、干涉儀反射鏡、干涉鏡、干涉儀、調(diào)整座、臨時(shí)調(diào)整塊、調(diào)整螺釘；

導(dǎo)軌安裝架通過螺釘與姿態(tài)調(diào)整架固定連接；通過導(dǎo)軌安裝塊將導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌安裝架上；導(dǎo)軌安裝架的側(cè)面對(duì)稱安裝有“Z”字形臨時(shí)調(diào)整塊，臨時(shí)調(diào)整塊通過調(diào)整螺釘對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行直線度調(diào)整；調(diào)整完成后鎖緊導(dǎo)軌安裝塊后即可卸下臨時(shí)調(diào)整塊和調(diào)整螺釘；能夠有效調(diào)整導(dǎo)軌的直線度，增加測長的精度；導(dǎo)軌上安裝的滑臺(tái)；滑臺(tái)由電機(jī)連接絲杠或皮帶驅(qū)動(dòng)到所需要位置；滑臺(tái)上安裝有反射鏡安裝座；反射鏡安裝座上端設(shè)計(jì)有球座，側(cè)面用于安裝干涉儀反射鏡；干涉儀通過調(diào)整座安裝在導(dǎo)軌安裝架一端，干涉儀前端安裝干涉鏡用于干涉光的生成。

所述反射鏡安裝座采用導(dǎo)磁鋼加工而成。

所述底座采用鋼板焊接框架結(jié)構(gòu)并一次性加工而成。

工作過程為：首先將校準(zhǔn)裝置水平放置，將激光跟蹤儀、激光雷達(dá)等大尺寸測量設(shè)備按照?qǐng)D示位置放置在校準(zhǔn)裝置干涉儀對(duì)面；之后將激光跟蹤儀1.5英寸反射鏡(25)安裝到反射鏡安裝座球座上，分別打開激光跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置，滑臺(tái)運(yùn)行到零位，分別記錄激光跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置測量數(shù)據(jù)，采集完數(shù)據(jù)后滑臺(tái)按照預(yù)設(shè)間距行走一個(gè)位置再重復(fù)進(jìn)行以上測量，最后分別計(jì)算跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置預(yù)設(shè)位置點(diǎn)到零點(diǎn)距離，并進(jìn)行比對(duì)獲取被校準(zhǔn)設(shè)備現(xiàn)場的測量誤差。

所述的集成有控制系統(tǒng)的可移動(dòng)調(diào)整底座由底座、可旋轉(zhuǎn)調(diào)整鈿腳、全向腳輪、控制系統(tǒng)組成；底座上安裝的四個(gè)全向腳輪在可調(diào)整鈿腳升起的狀態(tài)可方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備的廠房內(nèi)移動(dòng)；底座上安裝的四個(gè)可調(diào)整鈿腳可以實(shí)現(xiàn)底座初步調(diào)平，調(diào)平后測量時(shí)使得全向腳輪脫離地面以增加裝置測量時(shí)的穩(wěn)定性；

整個(gè)自動(dòng)整體調(diào)整結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，客戶在定制現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置選擇不同量程時(shí)，此模塊無需更改即可使用；

有益效果

1、該裝置利用模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌通過計(jì)算機(jī)編程能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)測長組件0°～90°間的姿態(tài)調(diào)整與導(dǎo)軌滑臺(tái)工作位置的調(diào)整工作，極大的提高校準(zhǔn)裝置的現(xiàn)場校準(zhǔn)效率；

2、利用模塊化方案方便客戶定制不同行程的現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置；

3、通過將控制組件集成到底座中，方便裝置的現(xiàn)場移動(dòng)及使用；

4、通過帶預(yù)緊的面接觸及石墨潤滑既可保證滑順旋轉(zhuǎn)又能保證旋轉(zhuǎn)時(shí)無間隙，配合雙梯形絲杠能夠有效增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

5、臨時(shí)調(diào)整塊(23)通過調(diào)整螺釘(24)對(duì)導(dǎo)軌(9)進(jìn)行直線度調(diào)整，能夠有效調(diào)整導(dǎo)軌的直線度，增加測長的精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的精密旋轉(zhuǎn)軸及導(dǎo)軌調(diào)整結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的工作示意圖。

其中，1—集成控制系統(tǒng)、2—底座、3—鈿腳、4—全向腳輪、5—一體式支撐架、6—姿態(tài)調(diào)整架、7—導(dǎo)軌安裝架、8—電機(jī)、9—導(dǎo)軌、10—導(dǎo)軌安裝塊、11—滑臺(tái)、12—反射鏡安裝座、13—干涉儀反射鏡、14—干涉鏡、15—干涉儀、16—調(diào)整座、17—梯形絲杠推桿、18—姿態(tài)調(diào)整電機(jī)、19—轉(zhuǎn)軸、20—預(yù)緊螺釘、21—內(nèi)嵌黃銅套、22—外嵌黃銅套、23—臨時(shí)調(diào)整塊、24—調(diào)整螺釘。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

一種全自動(dòng)大尺寸測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，由三部分組成：集成有控制系統(tǒng)的可移動(dòng)調(diào)整底座；模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)；直線測長組件。

集成有控制系統(tǒng)的可移動(dòng)調(diào)整底座，包括集成控制系統(tǒng)1、底座2、鈿腳3和全向腳輪4；底座2是裝置的基礎(chǔ)，底座2的一端向內(nèi)開設(shè)凹槽，用于放置直線導(dǎo)軌組件的端部；利用安裝在底座2角落上的四個(gè)可調(diào)整鈿腳3能夠方便實(shí)現(xiàn)裝置的水平調(diào)節(jié)功能；通過全向腳輪4能夠方便實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)裝置的快速移動(dòng)。集成控制系統(tǒng)1安裝在底座2上，控制系統(tǒng)1通過串口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過計(jì)算軟件可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)11和梯形絲杠推桿17；

模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括一體式支撐架5、姿態(tài)調(diào)整架6、梯形絲杠推桿17、姿態(tài)調(diào)整電機(jī)18、轉(zhuǎn)軸19、預(yù)緊螺釘20、內(nèi)嵌黃銅套21、外嵌黃銅套22；

兩根梯形絲杠推桿17一端固定安裝在一體式支撐架5上，一端固定安裝在姿態(tài)調(diào)整架6上；兩根梯形絲杠推桿17與姿態(tài)調(diào)整架6可繞轉(zhuǎn)軸19旋轉(zhuǎn)，一體式支撐架5與底座2固定連接，梯形絲杠推桿17升降到不同高度即可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整架6角度的0°～90°調(diào)整。電機(jī)18固定在兩根梯形絲杠推桿17底端。

上端敞開的一體式支撐架5兩內(nèi)側(cè)分別安裝有兩個(gè)內(nèi)嵌黃銅套21，一體加工的姿態(tài)調(diào)整架6旋轉(zhuǎn)孔內(nèi)兩端安裝有兩個(gè)外嵌黃銅套22，轉(zhuǎn)軸19穿過內(nèi)嵌黃銅套21與外嵌黃銅套22并通過預(yù)緊螺釘20鎖緊，以保證姿態(tài)調(diào)整架6繞轉(zhuǎn)軸19旋轉(zhuǎn)時(shí)無間隙；轉(zhuǎn)軸19右側(cè)端面設(shè)計(jì)有鎖緊止轉(zhuǎn)螺紋孔，螺釘通過孔擰緊到一體式支撐架5上，鎖緊后整個(gè)姿態(tài)調(diào)整架6繞轉(zhuǎn)軸19旋轉(zhuǎn)，內(nèi)嵌黃銅套21與外嵌黃銅套22接觸面外徑為旋轉(zhuǎn)軸徑的三倍以上，且內(nèi)嵌黃銅套21與外嵌黃銅套22均采用石墨自潤滑設(shè)計(jì)；

直線測長組件包括：導(dǎo)軌安裝架7、電機(jī)8、導(dǎo)軌9、導(dǎo)軌安裝塊10、滑臺(tái)11、反射鏡安裝座12、干涉儀反射鏡13、干涉鏡14、干涉儀15、調(diào)整座16、臨時(shí)調(diào)整塊23、調(diào)整螺釘24；

導(dǎo)軌安裝架7通過螺釘與姿態(tài)調(diào)整架6固定連接；通過導(dǎo)軌安裝塊10將導(dǎo)軌9安裝在導(dǎo)軌安裝架7上；導(dǎo)軌安裝架7的側(cè)面對(duì)稱安裝有“Z”字形臨時(shí)調(diào)整塊23，臨時(shí)調(diào)整塊23通過調(diào)整螺釘24對(duì)導(dǎo)軌9進(jìn)行直線度調(diào)整；調(diào)整完成后鎖緊導(dǎo)軌安裝塊10后即可卸下臨時(shí)調(diào)整塊23和調(diào)整螺釘24；能夠有效調(diào)整導(dǎo)軌的直線度，增加測長的精度。導(dǎo)軌9上安裝的滑臺(tái)11；滑臺(tái)11由電機(jī)8連接絲杠或皮帶驅(qū)動(dòng)到所需要位置；滑臺(tái)11上安裝有反射鏡安裝座12；反射鏡安裝座12采用導(dǎo)磁鋼加工而成；反射鏡安裝座12上端設(shè)計(jì)有1.5英寸球座，側(cè)面用于安裝干涉儀反射鏡13。干涉儀15通過調(diào)整座16安裝在導(dǎo)軌安裝架7一端，干涉儀15前端安裝干涉鏡14用于干涉光的生成。

本發(fā)明的工作過程參見附圖3所示，首先將校準(zhǔn)裝置水平放置，將激光跟蹤儀、激光雷達(dá)大尺寸測量設(shè)備按照?qǐng)D示位置放置在校準(zhǔn)裝置干涉儀對(duì)面；之后將激光跟蹤儀反射鏡25安裝到反射鏡安裝座12球座上，分別打開激光跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置，滑臺(tái)11運(yùn)行到零位，分別記錄激光跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置測量數(shù)據(jù)，采集完數(shù)據(jù)后滑臺(tái)按照預(yù)設(shè)間距行走一個(gè)位置重復(fù)進(jìn)行以上測量，最后分別計(jì)算跟蹤儀及校準(zhǔn)裝置預(yù)設(shè)位置點(diǎn)到零點(diǎn)距離，并進(jìn)行比對(duì)獲取被校準(zhǔn)設(shè)備現(xiàn)場的測量誤差。同理，水平姿態(tài)測量完成后可進(jìn)行45°、90°等姿態(tài)的測量，具體位置擺放可參照ASME B89.4.19 2004進(jìn)行放置。本系統(tǒng)通過干涉儀背對(duì)背檢測，檢測數(shù)據(jù)表明其測量不確定度達(dá)到(2.0+1.5L)μm，滿足激光跟蹤儀、激光雷達(dá)的現(xiàn)場校準(zhǔn)需求。