专利名称：鞋楦三维面形测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于三维面形测量仪器，特别是用于鞋楦三维面形测量的仪器。
在制鞋工业中，无论是新设计的母样，还是大批生产的鞋楦都必须对其楦身各特征部位的尺寸及外形进行测量检验，特别是制鞋工业中近年发展起来的计算机辅助设计系统(CAD)和计算机辅助制造系统(CAM)，更需要整个鞋楦的三维面形数据。由于楦体形状比较复杂，很难检验其全部尺寸和外形，国内长期以来只能凭借常规楦型检验工具(例如划盘针、布带尺、前跷测量器和三脚平行规等)对主要部位进行测量，至于鞋楦的其余部位和形状，仅能凭借经验和眼力来鉴别(参见“中国鞋号及鞋楦设计”一书第六章，鞋楦设计和检验，轻工业出版社)。国外虽然采用了三座标测量机对鞋楦进行测量，但这种测量机是高精度通用测量设备，价格昂贵，且测量速度慢，至今国内鞋厂尚未引进使用。
本实用新型的任务是提出一种用于鞋楦自动检验的三维面形测量仪。该测量仪与微机联机使用，能自动测量出各鞋楦的整个三维面形数据和所需的全部特征部位尺寸，这些数据可广泛用于制鞋工业计算机辅助设计系统(CAD)和计算机辅助制造系统(CAM)。
附
图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是智能控制器原理电路图。
附图3是由本实用新型测量出的鞋楦面形数据所绘制的立体形态图。
本实用新型是根据三角测量原理，采用细光束相对扫描方式和非接触光电测量方法进行测量的。如
图1所示，本实用新型由光源(1)、成象透镜(2)、线阵探测器(3)、智能控制器(4)和工作台(5)组成。光源投射一束细光束(称为投射光线)在鞋楦表面形成一微小光点(称为物点)，线阵探测器位于成象透镜的象平面，物点经成象透镜成象于线阵探测器上，物点径向位置的变化将使象点在探测器上移动。光源、鞋楦上的光点、成象透镜以及线阵探测器位于同一平面内，并使投射光线和成象光线成一锐角，构成三角测量方式中三角形的两条边。工作台带动鞋楦沿轴向移动和绕轴线转动，以使投射光线能对鞋楦的整个面形进行相对扫描。工作台的电路与智能控制器相连，根据测量要求实现不同步进量的移动和转动。线阵探测器与智能控制器相连，智能控制器完成扫描驱动、对线阵探测器输出信号的预处理、模数转换和数据处理。本实用新型需与微机联机使用，并由智能控制器完成与微机之间数据和控制信号的双向传递，测量结果由微机输出。
光源(1)可以采用小功率He－Ne激光器，也可以增加针孔滤波器和投影光学系统以提高光斑的质量。
为增加测量的可靠性，可以采用两个线阵探测器，并将其关于投射光线对称配置。
工作台(5)的详细结构可如
图1中的A向视图所示。底座(6)上部两端各有一支承(7)，两支承之间安装了一根丝杆(8)和两根光杆(9)，与丝杆相连接的传动螺母(10)固定在台面(11)下方中央，台面下方两端各有一个套在光杆上的导向座(12)，台面上方的两端分别有一尾座(13)和一转盘(14)，鞋楦被装卡在尾座和转盘之间。丝杆外端的步进电机(15)带动丝杆转动，通过传动螺母推动台面及鞋楦沿轴向移动，转盘外端的步进电机(16)通过转盘带动鞋楦绕轴线转动。
智能控制器(4)，可以由线阵驱动电路(Ⅰ)、步进电机驱动电路(Ⅱ)、信号预处理电路(Ⅲ)以及单板机(Ⅳ)组成，如图2所示。线阵驱动电路的两端分别与线阵探测器(3)和单板机(Ⅳ)连接，实现线阵探测器(3)的自动扫描。线阵探测器(3)的输出经信号预处理电路(Ⅲ)中的前置放大器(PA)，再经峰值保持器(PH)和模数转换器(A／D)，然后送入单板机(Ⅳ)。步进电机驱动电路(Ⅱ)的两端分别与单板机(Ⅳ)和工作台(5)上的两个步进电机(15，16)连接。单板机可以包括中央处理单元(Z80－CPU)、只读存贮器(EPROM)、存贮器(RAM)、输入输出接口(Z80－PIO)和串行通讯接口(RS－232)，由串行通讯接口实现与微机的通讯，接收微机的控制指令，完成采样、计算和控制功能，并将计算结果送回微机。
本实用新型的测量结果(鞋楦三维面形数据)或用数据文件形式存盘备用，或在CRT上输出，或在绘图仪上输出，图3是由绘图仪输出的测量结果。
本实用新型作为一种智能化终端设备，通过RS－232通用接口能与各类微机联机使用，不仅能对各类鞋楦实现快速和高精度的自动测量，还可用于其他类似的工业零件及实物模型的面形测量。
权利要求1.鞋楦三维面形测量仪，其特征在于由光源、成象透镜、线阵探测器、智能控制器以及带动鞋楦沿轴线移动和绕轴线转动的工作台组成，线阵探测器位于成象透镜的象平面，光源、鞋楦上的光点、成象透镜以及线阵控测器位于同一平面内，投射光线和成象光线成一锐角，线阵探测器与智能控制器相连，工作台的电气与智能控制器的电气相连。
2.按照权利要求1的测量仪，其特征在于工作台有一底座，底座上部两端各有一支承，两支承之间安装了一根丝杆和两根光杆，与丝杆相连接的传动螺母固定在台面下方中央，台面下方两端各有一个套在光杆上的导向座，台面上方的两端分别有一尾座和一转盘，两个步进电机分别位于转盘和丝杆的外端。
3.按照权利要求1或2的测量仪，其特征在于智能控制器包括线阵驱动电路、步进电机驱动电路、信号预处理电路以及单板机，线阵驱动电路的两端分别与线阵探测器和单板机连接，线阵探测器的输出经信号预处理电路中的前置放大器，再经峰值保持器和模数转换器，然后送入单板机，步进电机驱动电路的两端分别与单板机和工作台上的两个步进电机连接。
专利摘要鞋楦三维面形测量仪，由投影和成象光学系统、移动和转动工作台、线阵探测器以及智能控制器等组成，是采用三角测量原理和细光束相对扫描方式的非接触光电测量仪器，通过RS-232通用接口与各类微机联机使用，能对新设计的鞋楦母样或大批生产的鞋楦进行自动测量，得到所需的全部特征部位尺寸和高精度面形数据，可广泛用于制鞋工业计算机辅助设计系统(CAD)和计算机辅助制造系统(CAM)。采用这种测量仪将有助于制鞋厂加速鞋样设计步伐，提高鞋类生产和产品竞争能力，是制鞋工业现代化不可缺少的设备。本测量仪也适用于同类的工业零件及实物模型的高精度面形测量。
文档编号A43D1/00GK2048682SQ89212840
公开日1989年12月6日 申请日期1989年3月20日 优先权日1989年3月20日
发明者苏显渝, 陈泽先, 张冠申 申请人:四川大学