专利名称：平行多关节三维坐标测量机的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维坐标测量设备，更具体地说是涉及一种主要可应用于工业现场高精度测 量的平行多关节三维坐标测量机。
背景技术：
三坐标测量机是近40余年来迅速发展起来的新型精密测量仪器，用于各种零件形体几 何参数测量，在现代制造业的质量控制中具有重要地位与作用。目前正交三坐标测量机的功 能愈来愈强、精度愈来愈高，但成本也相应增大，价格昂贵。另外，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较苛刻，基本应用于恒温恒湿的实验室、检定室 等。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。目前坐 标测量技术超着三个方向发展高精度、大尺寸与可移动性。传统的坐标测量技术持续发展， 目前己具有很高的测量精度，但是不具有移动性同时测量空间有限。激光跟踪仪定位于大尺 寸测量，借助激光测长技术其测量范围甚为可观，相对其测量空间，其测量精度较高，但其 测量往往受制于"光沿直线传播"的限制，仅适用于某些特定场合；同时，激光对工作环境 要求苛刻，这也限制了此类机器应用于车间现场的在线检测。近年来出现的六自由度柔性关 节臂式坐标测量机是非正交坐标测量系统的研究热点，主要由实现回转运动的支承——轴承 以及角度测量基准组件和连接相邻回转运动的杆件组成。关节臂坐标测量机具有很强的移动 性能，但柔性坐标测量机的不足之处是精度不能做到足够高而达到正交坐标测量机的水平， 目前市场上常见产品的测量精度一般为10-50um，如果要求更高的精度则制造成本就会大量 增加。然而随着工业的发展越来越多的场合需要现场实施高精度的坐标测量，这对坐标测量 设备提出了可移动性和高精度的双重要求。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种在精度上介于传统C翻和柔 性关节臂式C隨之间、制造成本低、操作方便快捷、能运用于车间在线测量的平行多关节三 维坐标测量机。
本发明解决技术问题采取如下技术方案
本发明平行多关节三维坐标测量机的结构特点是-
在测量机的基座上设置第一个水平旋转关节，在所述第一水平旋转关节的可旋转部件上 具有水平旋转角度在0 — 36Q度的第一个杆件；在第一杆件的另一端设置第二个水平旋转关节，第二水平旋转关节是以其与所述第一杆件相固定连接的构件为固定件，在固定件上设置 可在水平面上相对转动的第二杆件，第二杆件的另一端设置平移关节,所述平移关节为Z坐 标测量系统，在Z坐标测量系统中设置可Z向移动用于探测被测量点的测头。 与已有技术相比，本发明有益效果体现在
1、 本发明中设置在机座上的第一水平旋转关节可完成水平面上的0 — 360度的旋转，配 合设置的第二水平旋转关节以及作为Z坐标测量系统的平移关节可快捷地实现三维坐标的 测量，具有良好的可移动性能；
2、 本发明在测头移动的方向上设置平移关节，使测头附着于平移关节的可动部件进行 移动，有效减小了测量过程中的阿贝臂，减小阿贝臂误差，其测量精度接近传统正交坐标测 量机；
3、 本发明测量空间得到扩展，在测量时测头可以达到测量空间内的任意点，没有测量 死点。
图l为本发明结构示意图。
图2、图3为本发明测量范围示意图。
图中标号1基座、2第一水平旋转关节、3第一杆件、4第二水平旋转关节、5第二杆 件、6平移关节、7测头。
以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施例方式
参见图l，本实施例中是在测量机的基座1上设置第一个水平旋转关节2，在第一水平 旋转关节2的可旋转部件上具有水平旋转角度在0—360度的第一个杆件3;在第一杆件的 另一端设置第二个水平旋转关节4，第二水平旋转关节4是以其与第一杆件3相固定连接的 构件为固定件，在固定件上设置可在水平面上相对转动的第二杆件5，第二杆件5的另一端 设置平移关节6，平移关节6为Z坐标测量系统，在Z坐标测量系统中设置可Z向移动用于 探测被测量点的测头7。
参见图l、图2，在实施测量的过程中，基座1固定放置在工作台面上，为了提高测量 机的移动性能，可以配套设置可移动的工作台作为附件。测量机的每个关节都可分为两个部 件，即固定部件与可动部件，对于旋转关节来说可动部件与其固定部件间可发生相对转动， 对于移动关节来说其可动部件与其固定部件之间可发生相对平移运动。
具体实施中，需要在测量机的水平旋转关节上设置角度编码器，用来测量水平旋转关节中可动部件与固定部件之间的相对转动的角度。角度编码器可以选择圆光栅编码器，圆光栅 编码器的栅线和读数头相对应地安装在旋转关节的可动部件与固定部件上。在平移关节6上 设置位移传感器，用来测量平移关节6的两部件之间的相对运动。位移传感器可以选择测长 光栅编码器，测长光栅编码器的栅线和读数头相对应地安装在旋转关节的可动部件与固定部件上。
本实施例中第一水平旋转关节2、第二水平旋转关节4和平移关节6的共同设置符合几 何量测量的阿贝原则，与其它己有技术方案相比，本实施例中的Z坐标测量误差为最小。同 时由于测量机的第一旋转关节能够做水平面上360度的转动，因此测量机的测量空间相对其 机械尺寸有很大的测量范围，其理论测量范围如图2及图3中圆环线I与圆环线II所确定 的范围。
权利要求
1、平行多关节三维坐标测量机，其特征是在测量机的基座(1)上设置第一个水平旋转关节(2)，在所述第一水平旋转关节(2)的可旋转部件上具有水平旋转角度在0—360度的第一个杆件(3)；在所述第一杆件的另一端设置第二个水平旋转关节(4)，所述第二水平旋转关节(4)是以其与所述第一杆件(3)相固定连接的构件为固定件，在所述固定件上设置可在水平面上相对转动的第二杆件(5)，所述第二杆件(5)的另一端设置平移关节(6)，所述平移关节(6)为Z坐标测量系统，在所述Z坐标测量系统中设置可Z向移动用于探测被测量点的测头(7)。
全文摘要
平行多关节三维坐标测量机，其特征是在测量机的基座上设置第一个水平旋转关节，在第一水平旋转关节的可旋转部件上具有水平旋转角度在0-360度的第一个杆件；在第一杆件的另一端设置第二个水平旋转关节，第二水平旋转关节是以其与第一杆件相固定连接的构件为固定件，在固定件上设置可在水平面上相对转动的第二杆件，第二杆件的另一端设置平移关节，平移关节为Z坐标测量系统，在Z坐标测量系统中设置可Z向移动用于探测被测量点的测头。本发明在精度上介于传统CMM和柔性关节臂式CMM之间、制造成本低、操作方便快捷、能运用于车间在线测量。
文档编号G01B5/008GK101419045SQ200810244708
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者洋 丁, 于连栋, 夏豪杰, 航 李, 程文涛, 毅 胡, 费业泰 申请人:合肥工业大学