专利名称：一种平行双关节坐标测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于坐标测量技术领域。尤其涉及一种可应用于工业现场高精度测量的平行双关节坐标测量装置。
背景技术：
坐标测量机作为一种近30年发展起来的高效率新型精密测量仪器，由于其通用性强、精度高、效率高、性能好，广泛地应用于机床、机械制造、汽车、航空航天和电子工业等制造业中。目前正交坐标测量机的功能越来越强、精度越来越高，在促进国民经济快速发展方面的作用日益突显，但其体积一般较为庞大，不利于携带、搬迁，且对测量环境条件要求苛刻，基本应用于实验室、检定室中。由于其适用的灵活性受到限制，传统正交坐标测量机 很难实现现代生产提出的快速、快捷、在线的测量要求，因此很有必要发展满足上述测量要求的非正交坐标测量系统。鉴于以上需求，新型的非正交坐标测量机相继出现，其中主要有激光跟踪测量仪和柔性关节坐标测量机，它们均具有移动灵活、可适用于现场在线测量的优点。激光跟踪测量仪不仅测量范围大，而且测量功能强，测量范围可达几十米，甚至可以达到正交坐标测量机的精度水平，但其价格相当昂贵，限制了其应用范围。柔性关节坐标测量机移动能力强且价格低廉，但其精度一般只有30 70Mm，如果要求更高的精度则其制造成本将会大大增加。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种体积小、质量轻、造价低、精度高的可用于工业现场在线测量的平行双关节坐标测量装置。本实用新型为了实现上述目的而采取的技术方案，包括基座，基座的下部设置水泡，基座的上部设有第一个旋转关节；第一个旋转关节与基座之间设有测角元件；第一个旋转关节的一侧设有配重座，另一侧设有第一个杆件，配重座与第一个杆件处于一条直线上；配重座上部设有温度传感器；在第一杆件的另一端设有第二个旋转关节，第二旋转关节的上部设有测角元件；第二旋转关节的活动部分连接可在水平面上相对转动的第二杆件；第二杆件的另一端设有竖直运动的直线关节，直线关节上设有手柄，控制直线关节可动部分的运动与锁紧，直线关节的下端设有用于探测被测量点的触发测头。本实用新型还可以包括这样一些特征I、第二个旋转关节与第一个杆件对第一个旋转关节的弯曲力之和恰好与配重对第一个旋转关节的弯曲力相等。2、第一个杆件及第二个杆件的材料选择为轻质、高刚性、热膨胀系数小的碳纤维材料。3、第一个旋转关节与第二个旋转关节的转动部件都采用了密珠轴系设计。4、直线关节中可动部件采用了双列导轨、四滑块结构设计。[0011]5、第一个旋转关节回转中心距离第二个旋转关节回转中心的水平距离大致为300mm，第二个旋转关节回转中心距离触发测头的水平距离大致为200mm。本实用新型一种平行双关节坐标测量装置，具有以下特点I、第一个旋转关节内部设置了滑环，可实现无限旋转，具有较小的测量盲区；2、装置测量范围(DXZ)为 1006mmX250mm 323 mmX250mm 的圆柱环；3、结构设计上将Z轴标尺线移到与测量线同轴位置，减小了 Z轴阿贝误差，提升了平行双关节坐标测量机的测量精度；4、温度传感器的测量精度为±0. 2°C，保证了现场测量中仪器温度补偿的高精度。


图I是本实用新型结构示意图。图2是本实用新型配重座示意图。图3是本实用新型直线关节示意图。图4是本实用新型测量范围示意图。
具体实施方式下面通过实例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。结合图1，本实用新型一种平行双关节坐标测量装置，包括基座1-1，基座1-1下部设有水泡1-2，基座1-1的上部设有第一个旋转关节1-3 ;第一个旋转关节1-3与基座1-1之间设有测角元件1-4 ;第一个旋转关节1-3的一侧设有配重座1-5，另一侧设有第一个杆件1-7,配重座1-5与第一个杆件1-7处于一条直线上；配重座1-5上部设有温度传感器1-6 ；在第一杆件1-7的另一端设置第二个旋转关节1-8，第二旋转关节1-8的上部设有测角元件1-9 ;第二旋转关节1-8的活动部分连接水平面上相对转动的第二杆件1-10 ;第二杆件1-10的另一端设有竖直运动的直线关节1-11，直线关节1-11上设有手柄1-12，控制直线关节1-11活动部分的运动与锁紧，直线关节1-11的下端设有用于探测被测量点的触发测头1-13。结合图2，在配重座1-5的螺纹孔处设有配重块2-1，调节配重的质量，使之对第一个旋转关节的弯曲力与第一杆件及第二个旋转关节的重量之和对第一个旋转关节的弯曲力相等；在配重座1-5的上部设有温度传感器1-6。结合图3，在直线关节的直线底板3-1上设有两条导轨3-2及直线位移传感器
3-3 ;在每条导轨3-2上设有两个滑块3-4，共四个滑块3-4，四个滑块3_4由滑块过渡板3_5连接为一个整体；滑块过渡板3-5上部设有读数头3-6，则滑块过渡板3-5与直线底板3-1之间的相对运动距离可由直线位移传感器3-3测量得到；在滑块过渡板3-5的下端设有测杆3-7，测杆3-7的另一端设有触发测头1-13 ;在滑块过渡板3-5上设有手柄1_12装置，由手柄1-12装置控制直线关节可动部分的运动与锁紧，带动测杆3-7及触发测头1-13实现测量功能。结合图4，第一个旋转关节1-3可无限旋转，第二旋转关节1-8不可无限旋转，当第一个杆件1-7与第二个杆件1-10处于一条直线4-1时，直线关节测量线为I圆环线4-4，当第二旋转关节1-8旋转至极限位置4-2时，直线关节测量线为II圆环线4-3，I圆环线4-4与II圆环线4-3共同划定了平行双关节坐标测量装置的理论测量范围。现在说明本实用新型一种平行双关节坐标测量装置的实施过程结合图1，首先查看水泡1-2，确保测量装置的基座1-1处于水平状态；平行双关节坐标测量装置第一个旋转关节1-3可无限旋转，旋转的角度值由第一个旋转关节的测角元件1-4圆光栅给出；在第一个旋转关节1-3的一侧设置配重座1-5，另一侧设置第一个杆件1-7，配重座1-5与第一个杆件1-7处于一条直线上；第二旋转关节1-8旋转的角度值由设置在其上部的圆光栅1-9给出。结合图I、图2，通过调整配重块2-1，第二个旋转关节1-8与第一个杆件1-7对第一个旋转关节1-3的弯曲力之和恰好与配重对第一个旋转关节1-3的弯曲力相等；在配重座1-5上部设置温度传感器1-6，测量环境温度为误差补偿提供数据。结合图I、图3，手柄1-12装置控制滑块过渡板3-5的运动与停止，带动测杆3-7与触发测头1-13上下运动，通过设置于直线底板3-1上的直线光栅3-3与设置在滑块过渡板
3-5上的读数头3-6的相对运动测量Z轴运动量。则由第一旋转关节1-3圆光栅1-4的测角值、第二旋转关节1-8圆光栅1-9的测角值和直线关节1-11上直线光栅3-3的位移值，再结合平行双关节坐标测量装置的杆长等结构参数，可计算被测量点的坐标值。结合图4，由于测量装置的第一个旋转关节1-3能够无限旋转，因此测量装置的测量空间相对其机械尺寸有很大的测量范围，其理论测量范围为I圆环线4-4与II圆环线
4-3所确定的范围。权利要求1.ー种平行双关节坐标测量装置，包括基座(1-1)，其特征在于，基座(1-1)下部设置水泡(1-2)，基座(1-1)的上部设有第一个旋转关节(1-3);第一个旋转关节(1-3)与基座(1-1)之间设有测角元件；第一个旋转关节(1-3)的ー侧设有配重座(1-5)，另ー侧设有第一个杆件(1-7)，配重座(1-5)与第一个杆件(1-7)处于一条直线上；配重座(1-5)上部设有温度传感器(1-6);在第一杆件(1-7)的另一端设有第二个旋转关节(1-8)，第二旋转关节(1-8)的上部设有测角元件；第二旋转关节(1-8)的活动部分连接水平面上相对转动的第二杆件(1-10);第二杆件(1-10)的另一端设有竖直运动的直线关节(1-11)，直线关节(1-11)上设有手柄(1-12)，直线关节(1-11)的下端设有用于探测被測量点的触发测头(1-13)。
2.根据权利要求I所述的ー种平行双关节坐标测量装置，其特征在于，所述的第一个旋转关节(1-3)回转中心距离第二个旋转关节(1-8)回转中心的水平距离大致为300mm，第ニ个旋转关节(1-8)回转中心距离触发测头(1-13)的水平距离大致为200mm。
专利摘要本实用新型涉及一种平行双关节坐标测量装置，测量装置的基座下部设置水泡，基座的上部设置第一个旋转关节；第一个旋转关节与基座之间设有测角元件；第一个旋转关节的一侧设有配重座，另一侧设有第一个杆件，配重座与第一个杆件处于一条直线上；配重座上部设有温度传感器；第一杆件的另一端设有第二个旋转关节，第二旋转关节的上部设有测角元件；第二旋转关节的活动部分连接水平面上相对转动的第二杆件；第二杆件的另一端设有竖直运动的直线关节，直线关节上设有手柄。该装置不仅具有柔性坐标测量机体积小、质量轻、造价低、结构简单等优点，而且具有接近传统三坐标测量机的测量精度，因此应用在有较高精度要求的工业现场测量方面，平行双关节坐标测量机具有独特优势。
文档编号G01B21/00GK202420449SQ20112049574
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者夏桂锁, 帅荣标, 赖智华, 赵继亮 申请人:九江精密测试技术研究所