考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器的制作方法

1.本发明涉及一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器。


背景技术：

2.在坐标测量仪器中，电子器件的工作过程中存在发热和散热的问题，发热和散热过程在坐标测量仪器内形成一个不稳定的热源，这会导致坐标测量仪器结构产生热形变，进而导致激光束漂移，影响坐标测量仪器的精度。其次，由于安装过程的各种原因容易导致机身或者轴重心与轴系(方位轴系和俯仰轴系)不匹配，存在偏心距，导致例如伺服电机驱动旋转轴时力矩不平衡或控制不够精确。
3.现有技术中，大多采用风扇或者半导体制冷等散热方式对坐标测量仪器内进行散热，然而这些现有技术的解决方法并未消除热源不稳定因素，达不到抑制或控制坐标测量仪器内结构细微的热形变。在通过在轴系上增加载荷补偿来克服偏心距的问题的过程中，容易导致坐标测量仪器的其他零部件也会出现失衡，并不能完全克服偏心距的问题。另外，现有技术中，为了保证轴系的精度或运动平稳性，通常采用轴承实现预载过盈也即使轴承带有一定的负运转游隙的方案。然而该方案的工艺较为复杂且若轴承游隙过小，可能会在实际运行中出现较大负游隙(过盈)，引起轴承摩擦发热增大，温升提高，进而使有效游隙过盈更大，如此恶性循环将导致轴承停转抱死。


技术实现要素：

4.本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于通过本发明的方案控制坐标测量仪器内热平衡以控制关键部件的热形变来提高其测量精度，另外通过本发明的方案克服坐标测量仪器在补偿轴系的载荷后其他零部件安装时偏心距仍存在的问题以及轴系运转平稳性的问题。
5.为此，本发明公开了一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器，是用于跟踪辅助测量装置并测量所述辅助测量装置的空间坐标的坐标测量仪器，其特征在于，包括：基座、设置于所述基座之上的光学机构、用于将所述光学机构维持在预设的热平衡状态的热平衡模块、以及控制所述光学机构的控制机构，所述光学机构包括安装于所述基座并且可相对于所述基座以第一轴线旋转的第一旋转装置、设置在所述第一旋转装置的具有第二轴线的第二旋转装置、以及安装于所述第二旋转装置并相对于所述第一旋转装置可围绕所述第二轴线旋转的光学主体，所述第一轴线与所述第二轴线正交，所述第二旋转装置包括第一支承部、第二支承部以及可旋转地设置在所述第一支承部与所述第二支承部之间的第二旋转轴，所述光学主体安装于第二旋转轴，在所述光学主体内以使所述第二旋转装置的重心位于所述第二轴线的方式至少设置有第一载荷单元和第二载荷单元，所述热平衡模块包括布置在所述光学机构内的多个加热模块、布置在所述光学机构内并用于测量所述光学机构内的温度的多个监测模块、以及根据由所述多个监测模块获得的温度来控制所述多个加热模块的温控模块。
6.在这种情况下，光学主体内设置有第一载荷单元和第二载荷单元以使第二旋转装置的重心和第二轴线重合的方式设置在光学主体内，减少在光学主体的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。另外，在热平衡模块中，温控模块可以根据监测模块的信息对加热模块是否工作进行控制，使坐标测量仪器内各关键部位到达预定的热平衡状态，进而使各关键部件热形变同步，保证坐标测量仪器的测量精度。
7.另外，所述多个监测模块包括设置在所述第一支承部的第一监测单元和设置在所述第二支承部的第二监测单元，所述第一监测单元的位置与所述第二监测单元的位置关于所述第一轴线对称分布。在这种情况下，第一监测单元与第二监测单元分别监测第一支承部和第二支承部的温度，形成温区信息发送给温控模块，对称分布的监测单元可以获得同一梯度的温度。
8.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述加热模块包括设置在所述第一支承部的第一加热单元和设置在所述第二支承部的第二加热单元，所述第一加热单元靠近所述第一监测单元，所述第二加热单元靠近所述第二监测单元，所述温控模块根据所述第一监测单元和所述第二监测单元控制所述第一加热单元和所述第二加热单元以使所述第一支承部与所述第二支承部之间处于热平衡状态。在这种情况下，监测单元将监测的温度信息发送给温控模块，温控模块控制加热模块是否工作，以使第一支承部和第二支承部温度处于一致，也即热平衡，处于热平衡状态的坐标测量仪器内的关键部件在同一梯度的形变近似一致。
9.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述温控模块基于由所述第一监测单元获得的第一温度与由所述第二监测单元获得的第二温度之间的差值来控制所述第一加热单元和所述第二加热单元，若所述差值大于预设阈值时，则所述温控模块控制所述第一加热单元和所述第二加热单元工作。在这种情况下，通过比较第一监测单元获得的第一温度和第二监测单元获得的第二温度的差值，并判断差值是否大于预设阈值时，温控模块可以发出控制指令控制加热模块工作从而使被监测的部位温度保持一致也即热平衡状态。
10.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述多个监测模块还包括设置于所述光学主体的第三监测单元，所述加热模块还包括设置在所述光学主体的第三加热单元，所述温控模块根据所述第一监测单元、所述第二监测单元和所述第三监测单元控制所述第一加热单元、所述第二加热单元和第三加热单元以使所述光学主体、所述第一支承部与所述第二支承部之间处于热平衡状态。在这种情况下，第三监测模块获得光学主体内的温度并反馈给温控模块，温控模块将信息与第一监测模块、第二监测模块、预设阈值进行计算处理后，控制第三加热单元以使光学主体的温度与第一支承部和第二支承部的同一梯度的温度一致也即热平衡状态。
11.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述第一旋转装置具有能够沿着所述第一轴线旋转的第一旋转轴以及通过所述第一旋转轴安装于所述基座的旋转主体，在所述旋转主体内以使所述第一旋转装置的重心和所述第一轴线重合的方式设置有第三载荷单元和第四载荷单元，所述第三载荷单元和所述第四载荷单元分布在所述第一轴线的两侧。在这种情况下，旋转主体内设置有第三配重单元和第四配重单元以使第一旋转装置的重心和第一轴线重合的方式设置在旋转主体内，减少在旋转主体的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。
12.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述第一旋转轴通过第一轴承机构可转动地安装在所述基座，所述第一轴承机构包括沿着所述第一旋转轴设置第一阻尼单元、第一预载荷单元、第一轴承、第一传动单元、第二轴承、第二预载荷单元。在这种情况下，第一轴承机构中的阻尼和预载荷单元可以消除预载过盈的危害同时，也可以通过阻尼和预载荷的阻尼作用使第一旋转轴进行稳定的旋转运动，提高控制机构对第一旋转轴的控制精度。
13.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述第一支承部与所述第二支承部安装于所述旋转主体，所述第二旋转轴的一端通过第二轴承机构可转动地安装于所述第一支承部，所述第二轴承机构包括沿着所述第二旋转轴设置的第二传动单元、第三预载荷单元和第三轴承，所述第二旋转轴的另一端通过第三轴承机构可转动地安装于所述第二支承部，所述第三轴承机构包括沿着所述第二旋转轴设置的第二阻尼单元、第四预载荷单元和第四轴承。在这种情况下，第二轴承机构中的第一阻尼单元和预载荷单元可以消除预载过盈的危害同时，也可以通过阻尼和预载荷的阻尼作用使第二旋转轴进行稳定的旋转运动，提高控制机构对第二旋转轴的控制精度。
14.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述第一加热单元包括加热棒、加热膜和导热铜丝中的至少一种，所述第二加热单元包括加热棒、加热膜和导热铜丝中的至少一种。在这种情况下，加热棒或加热铜丝可以镶嵌或掩埋设置在支承部的内表面以对其加热，加热膜可以贴合在支承部的内表面对其加热，安装便捷。
15.另外，本发明所涉及的坐标测量仪器，可选地，所述第一加热单元以分散于所述第一支承部的方式设置在所述第一支承部，所述第二加热单元以分散于所述第二支承部的方式设置在所述第二支承部。在这种情况下，分散的加热单元可以对不同的关键部位进行加热，可以根据坐标测量仪器的内部结构生成不同梯度的热平衡的状态。
16.根据本发明，能够提供一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器，通过本发明的方案控制坐标测量仪器内热平衡以控制关键部件的热形变来提高其测量精度，另外通过本发明的方案克服坐标测量仪器在补偿轴系的载荷后其他零部件安装时偏心距仍存在的问题以及轴系运转平稳性的问题。
附图说明
17.现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本发明的实施例，其中：
18.图1是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的立体示意图；
19.图2是示出了本发明所涉及的光学机构的立体示意图；
20.图3是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的正面示意图；
21.图4是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的局部剖视图；
22.图5是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的第一旋转装置和基座的局部剖视图；
23.图6是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的第二旋转装置和光学主体的局部剖视图；
24.图7是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的监测模块的分布示意图；
25.图8是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的加热模块和温控模块的分布示意
图。
具体实施方式
26.本发明引用的所有参考文献全文引入作为参考，如同完全阐述的那样。除非另有定义，本发明所使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。为本领域技术人员提供了本技术中所使用的许多术语的一般指南。本领域技术人员将认识到可以用于本发明的实践中的与本发明所描述的那些相似或等同的许多方法和材料。实际上，本发明决不限于所描述的方法和材料。
27.图1是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的立体示意图；图2是示出了本发明所涉及的光学机构的立体示意图；图3是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的正面示意图；图4是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的局部剖视图；图5是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的第一旋转装置和基座的局部剖视图。图6是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的第二旋转装置和光学主体的局部剖视图，图7是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的监测模块的分布示意图；图8是示出了本发明所涉及的坐标测量仪器的加热模块和温控模块的分布示意图。
28.如图1、图2、图7和图8所示，本发明所涉及一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器1，是用于跟踪辅助测量装置(未图示)并测量辅助测量装置的空间坐标的坐标测量仪器1，其特征在于，包括：基座10、设置于基座10之上的光学机构20、用于将光学机构20维持在预设的热平衡状态的热平衡模块(未图示)、以及控制光学机构20的控制机构(未图示)，光学机构20包括安装于基座10并且可相对于基座10以第一轴线旋转的第一旋转装置21、设置在第一旋转装置21的具有第二轴线的第二旋转装置22、以及安装于第二旋转装置22并相对于第一旋转装置21可围绕第二轴线旋转的光学主体30，第一轴线与第二轴线正交，第二旋转装置22包括第一支承部222、第二支承部223以及可旋转地设置在第一支承部222与第二支承部223之间的第二旋转轴221，光学主体30安装于第二旋转轴221，在光学主体30内以使第二旋转装置22的重心位于第二轴线的方式至少设置有第一载荷单元2244和第二载荷单元2245，热平衡模块包括布置在光学机构20内的多个加热模块、布置在光学机构20内并用于测量光学机构20内的温度的多个监测模块、以及根据由多个监测模块获得的温度来控制多个加热模块的温控模块(可以包括温控单元431和温控单元432)。在这种情况下，光学主体30内设置有第一载荷单元2244和第二载荷单元2245以使第二旋转装置22的重心和第二轴线重合的方式设置在光学主体30内，减少在光学主体30的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。另外，在热平衡模块中，温控模块可以根据监测模块的信息对加热模块是否工作进行控制，使坐标测量仪器1内各关键部位到达预定的热平衡状态，进而使各关键部件热形变同步，保证坐标测量仪器1的测量精度。
29.在一些示例中，如图7和图8所示，热平衡模块可以包括加热模块、监测模块和温控模块，加热模块还可以由多个不同材质、不同形状和不同布置方式的加热单元构成以更好适应不同的加热需求，监测模块还可以多个由不同种类的监测单元构成以适应不同的监测环境，温控模块可以由一个总的控制器构成也可以由多个控制器构成，一个总控制器可以方便安装且可以同时接收不同的监测信号并同时控制不同的加热单元，多个控制器可以分工接收分工信号并控制所属的加热单元，减少运算错误。
30.在一些示例中，热平衡可以指同一梯度的温度或热度一致。梯度方向可以是指竖直方向，换言之，在坐标测量仪器1中，同一水平高度的部件的温度可以相同。
31.在一些示例中，如图7所示，多个监测模块可以包括设置在第一支承部222的第一监测单元421(可以包括第一监测单元421a、第一监测单元421b、第一监测单元421c)和设置在第二支承部223的第二监测单元422(可以包括第二监测单元421a、第二监测单元421b、第二监测单元421c)，第一监测单元421和第二监测单元422的位置可以关于第一轴线对称分布。在这种情况下，第一监测单元421与第二监测单元422分别监测第一支承部222和第二支承部223的温度，形成温区信息发送给温控模块，对称分布的监测单元可以获得同一梯度的温度。
32.在一些示例中，第一监测单元421还可以由多个温度传感器组成并分布于第一支承部222，第二监测单元422还可以由多个温度传感器组成并分布于第二支承部223。
33.在一些示例中，温度传感器可以是rtd、铂热电阻温度传感器、热敏电阻温度传感器、热电偶电阻温度传感器以及半导体温度传感器中的一种，可以根据不同的安装需求进行选择。
34.在一些示例中，第一监测单元421与第二监测单元422可以关于第一轴线对称分布，在另一些示例中，第一监测单元421与第二监测单元422还可以不关于第一轴线对称分布，在这种情况下，可以针对具体热源(激光发生器或电机等能发热的装置)以及关键部件(例如轴承)安装第一监测单元421与第二监测单元422。
35.在一些示例中，如图8所示加热模块可以包括设置在第一支承部222的第一加热单元411和设置在第二支承部223的第二加热单元412，第一加热单元411可以靠近第一监测单元421，第二加热单元412可以靠近第二监测单元422，温控模块可以根据第一监测单元421和第二监测单元422控制第一加热单元411和第二加热单元412以使第一支承部222与第二支承部223之间处于热平衡状态。在这种情况下，监测单元将监测的温度信息发送给温控模块，温控模块控制加热模块是否工作，以使第一支承部222和第二支承部223温度处于一致，也即热平衡，处于热平衡状态的坐标测量仪器1内的关键部件在同一梯度的形变近似一致。
36.在一些示例中，监测单元(例如第一监测单元421b、第二监测单元422b、第三监测单元423b)还可以设置在关键部件上，加热模块可以以监测模块为中心向四周散布设置。
37.在一些示例中，坐标测量仪器1的关键部件可以指第一旋转轴211、第二旋转轴221以及光学主体30。
38.在一些示例中，如图7所示，在坐标测量仪器1的基座10和旋转主体212可以设置有第四监测单元424(可以包括第四监测单元424a、第四监测单元424b、第四监测单元424c)、第五监测单元425(可以包括第五监测单元424a、第五监测单元424b、第五监测单元424c)和第六监测单元426(可以包括第六监测单元424a、第六监测单元424b、第六监测单元424c)并与第一监测单元421、第二监测单元422、第三监测单元423(可包括第三监测单元423a、第三监测单元423b、第三监测单元423c)构成监测不同梯度温度的监测网络。例如，第一监测单元421a、第二监测单元422a与第三监测单元423a构成第一监测梯度，以此往下，第一监测单元421b、第二监测单元422b与第三监测单元423b构成第二监测梯度，并继续往下形成更多梯度。
39.在一些示例中，如图8所示在坐标测量仪器1的基座10和旋转主体212可以设置有
第四加热单元414、第五加热单元415和第六加热单元416并与第一加热单元411、第二加热单元412、第三加热单元413(可以包括第三加热单元413a、第三加热单元413b)构成不同梯度温度的加热网络。
40.在一些示例中，温控模块可以基于由第一监测单元421获得的第一温度与由第二监测单元422获得的第二温度之间的差值来控制第一加热单元411和第二加热单元412，若差值大于预设阈值时，则温控模块控制第一加热单元411和第二加热单元412工作。在这种情况下，通过比较第一监测单元421获得的第一温度和第二监测单元422获得的第二温度的差值，并判断差值是否大于预设阈值时，温控模块可以发出控制指令控制加热模块工作从而使被监测的部位温度保持一致也即热平衡状态。
41.在一些示例中，多个监测模块还可以包括设置于光学主体30的第三监测单元423，加热模块还可以包括设置在光学主体30的第三加热单元413，温控模块可以根据第一监测单元421、第二监测单元422和第三监测单元423控制第一加热单元411、第二加热单元412和第三加热单元413以使光学主体30、第一支承部222与第二支承部223之间处于热平衡状态。在这种情况下，第三监测单元423获得光学主体30内的温度并反馈给温控模块，温控模块将信息与第一监测单元421、第二监测单元422、预设阈值进行计算处理后，控制第三加热单元413以使光学主体30的温度与第一支承部222和第二支承部223的同一梯度的温度一致也即热平衡状态。
42.在一些示例中，第一加热单元411可以包括加热棒、加热膜和导热铜丝中的至少一种，第二加热单元412可以包括加热棒、加热膜和导热铜丝中的至少一种。在这种情况下，加热棒或加热铜丝可以镶嵌或掩埋设置在支承部的内表面以对其加热，加热膜可以贴合在支承部的内表面对其加热，安装便捷。
43.在一些示例中，第一加热单元411可以以分散于第一支承部222的方式设置在第一支承部222，第二加热单元412可以以分散于第二支承部223的方式设置在第二支承部223。在这种情况下，分散的加热单元可以对不同的关键部位进行加热，可以根据坐标测量仪器1的内部结构生成不同梯度的热平衡的状态。
44.在一些示例中，基座10、第一旋转装置21以及第二旋转装置22可以形成有腔体，加热模块可以以贴合、镶嵌或掩埋方式中的一种设置在基座10、第一旋转装置21以及第二旋转装置22的腔体内表面。
45.在一些示例中，如图3所示，坐标测量仪器1可以包括：基座10、光学机构20、以及控制光学机构20的控制机构。在一些示例中，光学机构20可以设置于基座10之上。
46.在一些示例中，在第一支承部222和第二支承部223之上还可以设置有连接第一支承部222和第二支承部223的手柄。在这种情况下，能够方便移动和拆卸坐标测量仪器1。
47.在一些示例中，如图6所示，光学机构20可以包括安装于基座10并且可相对于基座10以第一轴线旋转的第一旋转装置21、设置在第一旋转装置21的具有第二轴线的第二旋转装置22、以及安装于第二旋转装置22并相对于第一旋转装置21可围绕第二轴线旋转的光学主体30。第一轴线沿着竖直方向布置并与第二轴线正交。
48.在一些示例中，第一旋转装置21的旋转主体212与第二旋转装置22的第一支承部222、第二支承部223可以一体形成，换言之，旋转主体212与支承部可以是相互连接，没有绝对的分界线。
49.在一些示例中，第一旋转轴211可以与轴承连接固定于第一旋转装置21，第一控制机构可以驱动第一传动单元2136后，第一传动单元2136能够带动第一旋转轴211，即实现第一旋转装置21的旋转运动。
50.在一些示例中，第二旋转轴221可以与轴承连接固定于第二旋转装置22的支承部，光学主体30安装在第二旋转轴221，第二控制机构可以驱动第二传动单元2246后，第二传动单元2246能够带动第二旋转轴221，即实现光学主体30的旋转运动。
51.在一些示例中，控制机构可以根据反馈或指令可以调整控制输出控制第一旋转装置21、第二旋转装置22跟踪目标。在这种情况下，可以消除预载过盈的危害同时，也可以通过阻尼和预载荷的阻尼作用使旋转轴进行稳定的旋转运动，提高控制机构对旋转轴(包括第一旋转轴211和第二旋转轴221)的控制精度。另外，由于旋转主体212内设置有第三载荷单元2134和第四载荷单元以使第一旋转装置21的重心和第一轴线重合的方式设置在旋转主体212内，光学主体30内设置有第一载荷单元2244和第二载荷单元2245以使第二旋转装置22的重心和第二轴线重合的方式设置在光学主体30内，能够通过使用多个载荷单元减少在第二旋转装置22和光学主体30的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。
52.在一些示例中，载荷单元可以包括第一载荷单元2244、第二载荷单元2245、第三载荷单元2134、第四载荷单元2135。
53.在一些示例中，如图4和图5所示，第一轴承机构213可以自基座10底部向上依次设置有第一阻尼单元2131、第一预载荷单元2132、第一轴承2137、第一传动单元2136、第二轴承2138和第二预载荷单元2133。
54.在一些示例中，坐标测量仪器1的基座10可以用于承载坐标测量仪器1的旋转装置和控制装置，通过轴承与第一旋转装置21连接，可以实现第一旋转装置21在电机驱动下相对于基座10做旋转运动。
55.在一些示例中，基座10还可以用于安装第一旋转装置21的第一控制机构、第一阻尼单元2131、第一预载荷单元2132、第二预载荷单元2133、第一轴承2137以及第二轴承2138等。
56.在一些示例中，基座10可以呈圆柱状、圆台状、半球状、方体或其他不规则体以适应安装和设计要求。
57.在一些示例中，如图4和图5所示，第一旋转装置21可以具有能够沿着第一轴线旋转的第一旋转轴211以及通过第一旋转轴211安装于基座10的旋转主体212，第一旋转轴211可转动地依次穿设于第一轴承机构213的第二预载荷单元2133、第二轴承2138、第一传动单元2136、第一轴承2137、第一预载荷单元2132以及第一阻尼单元2131。在这种情况下，第一轴承机构213中的阻尼和预载荷单元(包括第一预载荷单元2132和第二预载荷单元2133)可以消除预载过盈的危害同时，也可以通过阻尼和预载荷的阻尼作用使第一旋转轴211进行稳定的旋转运动，提高控制机构对第一旋转轴211的控制精度。
58.在一些示例中，旋转主体212内可以设置有至少两个以上载荷单元，至少两个以上载荷单元可以使第一旋转装置21的重心和第一轴线重合。第一旋转装置21具有能够沿着第一轴线旋转的第一旋转轴211以及通过第一旋转轴211安装于基座10的旋转主体212，在旋转主体212内以第一旋转装置21的重心和第一轴线重合的方式设置有第三载荷单元2134和
第四载荷单元2135，第三载荷单元2134和第四载荷单元2135分布在第一轴线的两侧。在这种情况下，旋转主体212内设置有第三配重单元2246和第四配重单元2135以使第一旋转装置21的重心和第一轴线重合的方式设置在旋转主体212内，减少在旋转主体212的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。
59.在一些示例中，坐标测量仪器1的第一旋转装置21的旋转方向即第一旋转方向可以为顺时针或逆时针旋转方向，旋转角度可以为0
°‑
360
°
中任一角度。
60.在一些示例中，第二轴承2138的外圈可以固定于基座10，第一轴承2137的外圈可以固定于基座10并设置有至少3根以上与第一阻尼单元2131连接的固定杆。
61.在这种情况下，第一轴承2137、第二轴承2138外圈固定在基座10内起到固定第一旋转轴211的作用，第一轴承2137的外圈上设置有与第一阻尼单元2131也即旋转阻尼器连接的固定杆，三根以上固定杆可以更好的固定第一阻尼单元2131并可以保持力矩平衡，延长第一阻尼单元2131的使用寿命。
62.在一些示例中，第一阻尼单元2131可以与第一旋转轴211通过第一连接器连接(未图示)。在这种情况下，通过连接器连接的方式，可以减少旋转轴的磨损同时阻尼单元产生的阻尼力能够对旋转轴在加速、减速或受到其他干扰时起到维持平稳旋转运动的作用。
63.在一些示例中，第一预载荷单元2132、第二预载荷单元2133可以设置为外部预载荷。在这种情况下，外部预载荷的方式可以消除内部预载荷(即负游隙或预载过盈)复杂的安装工艺和摩擦生热导致轴承抱死的问题，同时外部预载荷的阻尼能够对旋转轴在加速、减速或受到其他干扰时起到维持平稳旋转运动的作用。
64.在一些示例中，第一阻尼单元2131可以为阻尼环、阻尼器或阻尼油中的一种，第一预载荷单元2132、第二预载荷单元2133可以为隔圈、齿轮或弹簧装置的一种。在这种情况下，依照不同的安装需求，可以选择阻尼器、阻尼环作为阻尼单元以稳定旋转轴的运转，另可以选择隔圈、弹簧装置作为预载荷，可以减少轴承摩擦同时提供预载荷稳定旋转轴的运动。
65.在一些示例中，第一阻尼单元2131可以为阻尼油，并设置在第三轴承2247和第四轴承2248里。
66.在一些示例中，第一载荷单元2244、第二载荷单元2245、第三载荷单元2134和第四载荷单元2135可以呈方体、饼状体、半环形体或不规则体中的一种。在这种情况下，第三载荷单元2134与第四载荷单元2135可以设置为两个并对称分布于旋转主体212以保持旋转轴的轴心与坐标测量仪器1的重心重合，使旋转轴的运动更加稳定精确，另外方体、饼状、半环形或不规则形体的设计可以更好地适应坐标测量仪器1安装所有零部件后的补偿环境。
67.在一些示例中，旋转主体212中的载荷单元可以以螺钉紧固、粘合剂紧固、卡合紧固中的一种紧固方式紧固在旋转主体212内。在这种情况下，载荷单元可以通过螺钉紧固在旋转主体212，并且在载荷达不到实际需求方便增加新的载荷；用粘合剂紧固可以减少螺钉紧固带来的载荷补偿的误差；卡合紧固的方式则更好地减少螺钉紧固和粘合剂紧固的误差。
68.在一些示例中，旋转主体212中的载荷单元可以形成于旋转轴上，以减少安装步骤。
69.在一些示例中，旋转主体212中的载荷单元可以由金属、合金、塑料等耐高温材质
制造。
70.在另一些示例中，旋转主体212中的载荷单元可以是模块化的以方便匹配实际安装需求，另外载荷单元也可以是经过计算机模拟后制成一体化的块状以减少安装步骤。
71.在一些示例中，如图4和图6所示，第二旋转装置22可以包括第一支承部222、第二支承部223以及可旋转地设置在第一支承部222与第二支承部223之间的第二旋转轴221，光学主体30可以安装于第二旋转轴221。
72.在一些示例中，第一支承部222可以设置有第二轴承机构224，第二轴承机构224包括第二传动单元2246、第三预载荷单元2242以及第三轴承2247，第二旋转轴221的一端可转动地依次穿设于第二轴承机构224的第三轴承2247、第三预载荷单元2242以及第二传动单元2246，第二支承部223可以设置有第三轴承机构225，第三轴承机构225包括第四轴承2248、第四预载荷单元2243以及第二阻尼单元2241，第二旋转轴221的另一端可转动地依次穿设于第四轴承2248、第四预载荷单元2243以及第二阻尼单元2241。在这种情况下，第二轴承机构224中的阻尼(第二阻尼单元2241)和预载荷单元(包括第三预载荷单元2242和第四预载荷单元2243)可以消除预载过盈的危害同时，也可以通过阻尼和预载荷的阻尼作用使第二旋转轴221进行稳定的旋转运动，提高控制机构对第二旋转轴221的控制精度。
73.在一些示例中，光学主体30内可以设置有第一载荷单元2244和第二载荷单元2245，第一载荷单元2244与第二载荷单元2245的至少两个以上载荷单元可以使第二旋转装置22的重心和第二轴线重合。
74.在一些示例中，坐标测量仪器1的第二旋转装置22的旋转方向即第二旋转方向可以为顺时针或逆时针旋转方向，旋转角可以为0
°‑
180
°
中任一角度。
75.在一些示例中，第三轴承2247的外圈可以固定于基座10，第四轴承2248的外圈可以固定于基座10并设置有至少3根以上与第二阻尼单元2241连接的固定杆。
76.在这种情况下，第三、第四轴承2248外圈固定在基座10内起到固定第二旋转轴221的作用，第四轴承2248的外圈上设置有与第二阻尼单元2241也即旋转阻尼器连接的固定杆，三根以上固定杆可以更好的固定第一阻尼单元2131并可以保持力矩平衡，延长第二阻尼单元2241的使用寿命。
77.在一些示例中，第二阻尼单元2241可以与第二旋转轴221通过第二连接器连接(未图示)。在这种情况下，通过连接器连接的方式，可以减少旋转轴的磨损同时阻尼单元产生的阻尼力能够对旋转轴在加速、减速或受到其他干扰时起到维持平稳旋转运动的作用。
78.在一些示例中，第三预载荷单元2242、第四预载荷单元2243可以设置为外部预载荷。在这种情况下，外部预载荷的方式可以消除内部预载荷(即负游隙或预载过盈)复杂的安装工艺和摩擦生热导致轴承抱死的问题，同时外部预载荷的阻尼能够对旋转轴在加速、减速或受到其他干扰时起到维持平稳旋转运动的作用。
79.在一些示例中，第二阻尼单元2241可以为阻尼环、阻尼器或阻尼油中的一种，第三预载荷单元2242、第四预载荷单元2243可以为隔圈、齿轮或弹簧装置的一种。在这种情况下，依照不同的安装需求，可以选择阻尼器、阻尼环作为阻尼单元以稳定旋转轴的运转，另可以选择隔圈、弹簧装置作为预载荷，可以减少轴承摩擦同时提供预载荷稳定旋转轴的运动。
80.在一些示例中，第二阻尼单元2241可以为阻尼油，并设置在第三轴承2247和第四
轴承2248里。
81.在一些示例中，多个载荷单元可以呈方体、饼状体、半环形体或不规则体中的一种。在这种情况下，多个载荷单元可以设置为两个并对称分布于光学主体30内以保持旋转轴的轴心与坐标测量仪器1的重心重合，使旋转轴的运动更加稳定精确，另外方体、饼状、半环形或不规则形体的设计可以更好地适应坐标测量仪器1安装所有零部件后的补偿环境。
82.在一些示例中，载荷单元以螺钉紧固、粘合剂紧固、卡合紧固中的一种紧固方式紧固在光学主体30内。在这种情况下，载荷单元可以通过螺钉紧固在光学主体30，并且在载荷达不到实际需求方便增加新的载荷；用粘合剂紧固可以减少螺钉紧固带来的载荷补偿的误差；卡合紧固的方式则更好地减少螺钉紧固和粘合剂紧固的误差。
83.在一些示例中，光学主体30中的载荷单元可以形成于旋转轴上，以减少安装步骤。
84.在一些示例中，光学主体30中的载荷单元可以由金属、合金、塑料等耐高温材质制造。
85.在另一些示例中，光学主体30中的载荷单元可以是模块化的以方便匹配实际安装需求，另外载荷单元也可以是经过计算机模拟后制成一体化的块状以减少安装步骤。
86.在一些示例中，第一支承部222与第二支承部223可以一体成型或分别成型于第一旋转轴211上，并呈u形或凹形结构。
87.在一些示例中，支承部可以呈方体、圆柱体、圆台形、半球形或不规则形状体，以适应不同的安装需要或外观设计。例如方体，可以更好地对内部的零部件进行载荷补偿，以使其保持对称或平衡。
88.在一些示例中，支承部可以用于支承第二旋转轴221和光学主体30，两个支承部的u形底部即旋转主体212可以用于安装第一旋转装置21的第一旋转轴211的一部分，还可以用于安装第一旋转装置21的多个载荷单元。
89.在一些示例中，第一支承部222可以用于连接第二旋转轴221并用于安装第二旋转装置22的第二控制机构(未图示)、第三轴承2247、第三预载荷单元2242；第二支承部223可以用于连接第二旋转轴221并用于安装第二旋转装置22的第四轴承2248、第四预载荷单元2243、第二阻尼单元2241。
90.在一些示例中，光学主体30可以呈圆饼形、圆柱形、球形、方形或其他不规则形状的盒体，以适应不同的器件安装的需求。例如圆柱形光学主体30可以具有更多的旋转角和测量范围。
91.在一些示例中，第一控制机构(未图示)可以设置在旋转主体212的第一旋转轴211上。
92.在一些示例中，第二预载荷单元2133可以设置在旋转主体212的第一旋转轴211上。
93.在一些示例中，第一阻尼单元2131可以不设置，以适应坐标测量仪器1的不同安装需要。
94.在一些示例中，第二阻尼单元2241可以不设置，以适应坐标测量仪器1的不同安装需要。
95.在一些示例中，第一传动单元2136可以为传动带、齿轮或其他传动方式中的一种。在这种情况下，电机启动后通过传动单元可以带动第一旋转轴211的旋转运动，并且电机可
以根据计算要求对运动速度进行精确控制。
96.在一些示例中，第一控制机构(未图示)可以选用直驱的工作方式，换言之，第一传动单元2136可以不需要设置，第一旋转轴211可以直接和第一控制机构(未图示)传动，第一控制机构(未图示)可选伺服电机、步进电机、压电电机或力矩电机中的一种。
97.在一些示例中，第一控制机构(未图示)可以是直驱电机。在这种情况下，电机可以直接驱动旋转轴的旋转运动而不需要传动机构进行连接传动，能够减少组装步骤。
98.在一些示例中，传动单元可以与第一旋转轴211是一体成型，并用齿轮、传动带等与第一电机进行传动。
99.在一些示例中，第二传动单元2246可以为传动带、齿轮或其他传动方式中的一种。在这种情况下，电机启动后通过传动单元可以带动第二旋转轴221的旋转运动，并且电机可以根据计算要求对运动速度进行精确控制。
100.在一些示例中，第二控制机构(未图示)可以选择直驱方式工作，换言之，第二传动单元2246可以不需要设置，第二旋转轴221可以直接和第二控制机构(未图示)传动，第二控制机构(未图示)可以选用力矩电机、伺服电机、步进电机或压电电机中的一种。
101.在一些示例中，第二传动单元2246可以与第二旋转轴221是一体成型，并用齿轮、传动带等与第二电机进行传动。
102.在一些示例中，可选地，第三轴承2247、第四轴承2248、第三轴承2247以及第四轴承2248为球轴承、圆柱轴承或圆锥轴承中的一种。在这种情况下，轴承能够支撑第一旋转轴211和第二旋转轴221，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
103.在一些示例中，轴承与旋转轴可以通过过盈卡合的方式安装，以减少旋转轴与轴承间的游隙。
104.在一些示例中，轴承可以设置有阻尼油，以减少安装第一阻尼单元2131和第二阻尼单元2241的步骤。
105.根据本发明，能够提供一种坐标测量仪器1，并通过本发明的方案克服坐标测量仪器1在补偿轴系的载荷后其他零部件安装时偏心距仍存在的问题以及轴系运转平稳性的问题。
106.以上在具体实施方式中描述了本发明的各种实施例。尽管这些描述直接描述了上述实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以想到对这里示出和描述的特定实施例的修改和/或变形。落入本说明书范围内的任何这样的修改或变形也意图包括在其中。除非特别指出，否则发明人的意图是说明书和权利要求书中的词语和短语被赋予普通技术人员的普通和习惯的含义。
107.已经呈现了本技术人在提交本技术时已知的本发明的各种实施例的以上描述，并且旨在用于说明和描述的目的。本说明并非旨在穷尽本发明，也不将本发明限制于所公开的确切形式，并且根据上述教导可以进行许多修改和变形。所描述的实施例用于解释本发明的原理及其实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够以各种实施例以及适合于预期的特定用途的各种修改来利用本发明。因此，旨在本发明不限于公开的用于实现本发明所披露的特定实施例。
108.虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，基于本发明的教导，可以做出变形和修改而不偏离本发明及其更广泛的方面，因
此所附权利要求将在其范围内涵盖在本发明的真实精神和范围内的所有这些改变和修改。本领域技术人员将理解，一般而言，本发明中使用的术语一般意图为“开放”术语(例如术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。