[发明专利]基于加工中心的坐标测量装置

说明书

一种基于加工中心的坐标测量装置，具有锥柄，在锥柄的底部设有支承板，支承板上固定一号主观测装置，一号主观测装置为一内置CCD数字相机望远镜，其视准轴称为一号主观测线，一号主观测线与锥柄的中心线重合，在支承板上设有能围绕自身轴心线旋转的定位轴，定位轴的轴心线与一号主观测线成空间垂直，定位轴上固定有一号副观测装置，一号副观测装置为一激光器，其光轴称为一号副观测线，一号副观测线与定位轴的轴心线垂直相交，一号主观测线和一号副观测线处于同一平面，支承板上设有编码盘。本发明能满足测距精度要求，无需事先进行繁琐费时的标定，且本发明测距与光速无关，故使用前无需进行温度、气压等测量，无需气象改正，操作方便。

技术领域

本发明涉及基于加工中心的坐标测量装置。

背景技术

加工中心是加工复杂曲线曲面的主要设备。若要在零件加工过程中对工件的某些复杂表面、关键表面进行测量，需要将工件移出数控机床，测量后再次装夹。这无疑将增加装夹误差。

坐标测量装置在科研和生产中已得到广泛应用。目前，非接触式测量发展迅速。三角法是常用的测距原理，三角法是一束激光照射到物体上，部分漫反射激光经过棱镜在光电探测设备上成像。三角法在应用上有很多定位参数要求，在测量设备标定上非常繁琐而且费时，实测时若系统中某项参数无法准确得到，将使得测量数据产生误差。当测量设备有微小变动时，系统中每项参数都必须重新标定。见许智钦 孙长库编著，《3D逆向工程》（中国计量出版社2002年4月第1版）p16。

何保喜主编，黄河水利出版社2005年8月出版之《全站仪测量技术》第二章第二节，介绍了目前全站仪的测距原理，主要是脉冲法、相位法测距，都需要对应的复杂的电子系统。脉冲法测距，直接测定测距仪发出的脉冲往返被测距离的时间。根据叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p8，用于计时的时钟频率即便有极微小的误差，也会导致很大的测量误差。比如时钟频率为100MHz，即便有±1Hz的频率误差，测距误差也将达到±1.5m。所以脉冲法测量精度低，主要用于远程低精度测量。相位法测距，其原理是通过测量连续的调制信号在待测距离上往返产生的相位变化来间接测定传播时间，从而求得传播距离。相位法测距，涉及复杂的控制和运算，比如测尺转换和控制、光路转换控制，减光自动控制，测相节奏（时序控制）、相位距离换算、粗精尺距离衔接运算等等（见叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p15）。测量的电子系统远比脉冲法复杂。由此会导致很多问题。叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p42第3章进行了分析，比如电路中的同频光电窜扰信号导致的周期误差，内部石英晶体振荡器受温度影响导致的误差。李广云、李宗春主编，测绘出版社2011年1月出版之《工业测量系统原理与应用》p134，也提及实际测距频率和设计频率不一致导致的测距误差问题。

有一个问题对测距精度至关重要，无论脉冲测距或者相位测距，其测距精度都取决于对大气中的光速的精确测量。而实际测量过程中，光速受到大气温度、湿度、气压等情况影响，需要事先测量这些气象参数，并进行相关的气象改正。根据李泽球主编，武汉理工大学出版社2012年7月出版之《全站仪测量技术》p22，全站仪的气象改正还与该全站仪所用测距光波的波长有关。

发明内容

本发明的目的在于提出一种测量精确、操作方便的基于加工中心的坐标测量装置。