[实用新型]基于激光跟踪仪的大型面自动化测量辅助装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型面三维测量技术，特别涉及一种基于激光跟踪仪的多站位大型面的自动化测量辅助装置。

背景技术

随着现代制造技术的迅速发展，企业对产品的性能提出了越来越高的要求，尤其是对大型复杂曲面不仅要求制造周期短，而且制造精度要求高。因此，对大型面表面轮廓的三维测量技术成为了国内外研究的热点之一，它被广泛应用于航空航天、汽车、在线监测与机械制造等领域。

当前，针对大型面的测量一般采用的设备包括大型龙门式三坐标测量机、便携式关节臂测量系统及激光跟踪仪。大型龙门式三坐标测量机测量精度高，但是体积庞大、便携性、灵活性差；便携式关节臂柔性较好，但是对大型面的测量需要统一多台关节臂的坐标；激光跟踪仪作为一种三维数字化测量技术迅速发展，给制造业虽然带来了很大便捷，但激光跟踪仪作为一种测量工具，通过人工手持靶标对点进行逐个测量不仅测量效率低，而且精度不高，同时增加了工人劳动量，特别是对一些测量线、大型复杂曲面等的测量。因此，在这种情况下需要根据待测曲面的形状，设计合理的测量方案，以及设计必要的一系列辅助装置，从而达到测量目标。例如，对多站位上的飞机大尺寸翼面进行三维测量，测量点数很多，工作量大，人工测量难以完成。鉴于激光跟踪仪无法完成这类测量数据工作量较大的曲面的测量，需要设计一种辅助装置，通过对待测曲面进行数据提取，然后上位机与该辅助装置、上位机与激光跟踪仪进行数据通讯，实现这类曲面的方便快捷、全自动、快速、高精度测量。

中国专利 “一种基于激光跟踪仪的大型面形测量的辅助装置及测量方法”（ 公告号CN102607464A），文中公开的辅助装置主要包括四驱小车，安装在小车前端的平行四边形升降机构组成。升降机构一侧安装在一个圆盘上，通过四个螺栓将圆盘安装在小车上，激光跟踪仪的靶标安装在升降机构上，当小车运动时升起靶标不与被侧面接触，测量时下降与被侧面充分接触。通过实时测量靶标与跟踪头各自的空间角度，然后改变靶标的姿态实现靶标与跟踪头自动对准。该装置能有效避免测量过程中出现的断光现象，但是在实际应用中还存在不足：

1)        该升降机构运动控制复杂，没有实现对靶标的运动进行自动控制，在实际操作过程中测量工作量大。

2)        无法实现靶标的准确定位，只能靠人工观测，因此靶标定位精度低。同时没有安装限位开关，无法判断靶标是否过度接触产品。

3)        四驱小车没有实现自动控制，无法实现小车准确到达测量位置以及在两个测量区域之间测量机构的自动移动。

4)        该测量机构不适合大型面的自动化测量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于激光跟踪仪的大型面全自动辅助测量装置，不仅可对大型面结构进行自动化测量，且具有利用激光跟踪仪对多站位的产品进行快速测量的特点，靶标定位精度也大幅提高。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种基于激光跟踪仪的大型面自动化测量辅助装置，包括导航小车、直角三坐标伺服机构、靶标、计算机控制系统及激光跟踪仪，其中直角三坐标伺服机构安装在导航小车上，靶标被夹持在直角三坐标伺服机构上，计算机控制系统分别连接导航小车、直角三坐标伺服机构及激光跟踪仪。

所述直角三坐标伺服机构包括滑台、进给机构、夹持机构和立柱，其中滑台安装在导航小车上，立柱安装在滑台上实现在滑台上做X方向运动；进给机构安装在立柱上实现沿立柱做Z方向运动，末端夹持靶标的夹持机构与进给机构相连接实现做Y方向运动；在滑台侧面、进给机构的滑台侧面、立柱侧面各安装有两个限位开关和一个复位开关，限位开关用于控制直角三坐标伺服机构的三轴行程，复位开关用于控制三轴复位。

所述夹持机构与进给机构连接处安装有一弹簧、一个接近开关和一个限位开关，其中弹簧与接近开关配合防止靶标进给过量。

所述夹持机构往Z轴反方向倾斜，与进给机构呈一钝角，同时整个进给装置在X方向为一活动装置，实现沿X方向自由偏置，其偏置距离可以自行调节，这样有效避免了机构本身对激光跟踪仪引起的断光现象。

所述导航小车的四个角点采用万向轮结构，中间是安装有弹簧减震装置的两个驱动轮，导航小车前部安装有电子摄像头以及报警器，整个驱动部分靠8个并联的48V输出电瓶供电，采用两个电机驱动小车前后左右移动。