一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台

技术领域

本发明涉及五轴测量平台技术领域，具体涉及一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台。

背景技术

五轴测量通常指利用五个坐标轴，即三个直线坐标轴，和两个旋转坐标轴，从而可以实现对工件表面的测量。一般的，利用面激光设备测量工件时，由于存在遮挡，无法一次完成测量工件的完整表面。在多方位测量工件的过程中，传统方案需要手动调节测量设备位姿，较为不便。将五个坐标轴置于同一测量臂上的做法会将误差逐级放大，难以实现高精度测量。

因此，发明人提供了一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴面激光测量平台。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台，解决了现有的利用面激光设备的测量平台无法快速、高精度的完成对工件完整表面的测量的不足的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台，包括三坐标测量机、气浮转台、面激光传感器及平台基座；其中，

所述三坐标测量机设置于所述平台基座的上端面，所述面激光传感器与所述三坐标运动装置垂直运动方向的滑杆连接且可进行俯仰转动，所述气浮转台转动设置于所述平台基座的上端面且通过夹具转接放置待测工件。

进一步地，所述五轴测量平台还包括电机，所述电机安装于所述滑杆的末端，所述电机的输出轴通过连接杆与所述面激光传感器连接且用于驱动所述面激光传感器进行俯仰转动。

进一步地，所述电机与所述面激光传感器形成的整体结构的重心位于所述滑杆的轴心线的延伸线上。

进一步地，所述五轴测量平台还包括配重，所述配重安装于所述电机远离所述面激光传感器的一端且用于使电机、面激光传感器、配重组合体的重心通过三坐标运动机构的Z轴轴线。

进一步地，所述电机为力矩电机。

进一步地，所述电机的重复定位精度≤±5角秒。

进一步地，所述气浮转台的旋转轴线与所述面激光传感器的旋转轴线相互垂直。

进一步地，所述五轴测量平台还包括支撑底座，所述平台基座安装于所述支撑底座的上端面。

进一步地，所述气浮转台为高精度气浮转台，所述高精度气浮转台的定位精度≤5角秒，倾角回转误差≤3角秒。

进一步地，所述平台基座为大理石平台。

进一步地，所述夹具架高待测工件以检测被测工件的底部，实现表面的全面检测。

(3)有益效果

综上，本发明通过三坐标运动平台实现面激光传感器的平移运动，并确定空间位置，传感器旋转轴和气浮转台分别实现面传感器的俯仰转位和工件的水平转位，实现多位姿调节面激光传感器，以便于对工件完整表面进行测量，且可以减少测量误差，实现高精度测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台的结构示意图。

图中：

1-三坐标测量机；2-气浮转台；3-力矩电机；4-面激光传感器；5-平台；6-支撑底座；7-配重；8-夹具；9-待测工件；10-Z轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明实施例提供的一种基于三坐标测量机和气浮转台的五轴测量平台的结构示意图，如图1-2所示，该五轴测量平台可以包括三坐标测量机1、气浮转台2、面激光传感器4及平台基座5；三坐标测量机1设置于平台基座5的上端面，面激光传感器4与三坐标运动装置1垂直运动方向的滑杆连接且可进行俯仰转动，气浮转台2转动设置于平台基座5的上端面且通过夹具8转接放置待测工件9。

在上述实施方式中，使用时，控制三坐标运测量机1，可使位于其垂直运动方向的滑杆末端的面激光传感器4进行水平横向、水平竖向、垂直方向上的平移运动，对测量位置进行调整。驱动面激光传感器4进行旋转运动，对测量角度进行调整。旋转气浮转台2，可以在不转动面激光传感器4的情况下转动置于气浮转台2之上的被测工件，对测量子区域进行调整。

通过实现对面激光传感器4的测量位姿和被测工件位姿的调整，进一步的实现对被测工件的全方位测量，且自动化程度高，减轻了人力调节的负担，且可以达到较高的精度；通过夹具8架高待测工件9，从而可检测被测工件9的底部，实现表面的全面检测。

值得注意的是，整个设备总控制系统对三坐标测量机1、气浮转台2和面激光传感器4进行控制。由于总控制系统匹配的三坐标测量机1、气浮转台2和面激光传感器4为现有成熟技术设备，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

其中，三坐标测量机选用国产GEM800三坐标测量机，其光栅尺分辨率可达0.1μm，最大允许示值误差2.5+3L/1000μm。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，五轴测量平台还包括电机3，电机3安装于滑杆的末端，电机3的输出轴通过连接杆与面激光传感器4连接且用于驱动面激光传感器4进行俯仰转动。

具体地，上述给出了一种实现面激光传感器4进行俯仰转动的具体方式，以电机3作为传感器旋转轴，优选为力矩电机，通过电机3驱动面激光传感器4，力矩电机的重复定位精度为±2角秒(即-2角秒～+2角秒)、回转角度为±90°(即-90°～+90°)，其结构简单且精度高。

作为一种可选的实施方式，电机3与面激光传感器4形成的整体结构的重心位于滑杆的轴心线的延伸线上。具体地，这样的设置方式能够确保面激光传感器4在进行直线运动及俯仰转动时更加稳定，不发生晃动，提高其测量精度。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，五轴测量平台还包括配重7，配重7安装于电机3远离面激光传感器4的一端。

具体地，使得电机3、面激光传感器4、配重7组合体的重心通过三坐标测量机1的Z轴10轴线，通过配重7的设置能够确保整体结构的重心位于滑杆的轴心线的延伸线上。

作为一种可选的实施方式，气浮转台2的旋转轴线与面激光传感器4的旋转轴线相互垂直。其中，这样的设置方式能够确保面激光传感器4以垂直于工件9表面的方向采集工件9各处表面的数据。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，五轴测量平台还包括支撑底座6，平台基座5安装于支撑底座6的上端面。其中，通过支撑底座6能够支撑平台基座5以适应于操作人员，具体地，支撑底座6的高度可调节，其底部设置的支撑腿为具有自锁功能的伸缩腿，可根据操作人员的实际身高进行适当调整平台基座5的高度。

作为一种可选的实施方式，气浮转台2为高精度气浮转台，高精度气浮转台的定位精度≤5角秒，倾角回转误差≤3角秒。其中，高精度气浮转台选用超高精度气浮轴承，旋转精度高、稳定性好，定位精度≤5角秒，倾角回转误差≤3角秒，承载能力≥80kg。对于定位精度、倾角回转误差的具体数值不做限定，可以根据实际需求在该范围内进行选取。

作为一种可选的实施方式，平台基座5为大理石平台。其中，大理石的材质能够更加稳定，在高温及低温环境下不易发生形变，从而避免了台面平整度发生变化而影响测量精度。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。