TWI345625B - A portable automatic calibrating equipment for precise measurement of spatial coordinates - Google Patents

Description

1345625 _ 爭

* I - 190年05月04日修正替換頁 γ 100· 5. Q K _ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 現代機械製造與加工工業正萬向更精密、快速、自動 化與高效率的方向發展，而三次元座標測量機是為因應此 需求而設計誔生的一種大型精密智慧型量測儀器，其已被 廣泛應用於機械製造、科學儀器製造、電子工業汽車工業 以及航太和國防工業等各部門，具有廣闊的發展與應用前 景。但是現有業界所使用的低效率、檢驗繁複而代價高昂 r 的三次元座標測量機及精密機床等校正方法卻在一定程度 上限制了它的推廣應用，尤其是資金短缺為數眾多的中小 企業的運用更受到影響。 【先前技術】 目前，國内外對三次元座標測量機等之精度校正工作 大致分為兩種方式：一種是運用高精度的儀器量測校正規 程中的受檢專案來完成校正工作。使用的儀器通常包括雙 ( 頻雷射干涉儀、自動光電準直儀、電感測微儀、直角尺、. 零級平尺等。這種方法的優點是校正結果精度高，可靠性 也高，而缺點是對量測儀器、量測人員技術要求較高，校 正工作費時費力，對大部分的座標測量機用戶而言，儀器 設備與定期的校正費用都非常高昂。而第二種校正方法是 使用標準器進行座標測量機的校正工作，它是通過用座標 測量機量測標準器，如精密塊規、步距規、球端棒、球板 或球錐等來完成校正工作；其優點為方便、快捷、較適合 於一般用戶之使用，但是校正工作不符合國際標準 5 096132906 1003156968-0 1345625 -------- ·， 100年05月04日修正替換頁 _360-2之規範；而且標準 校正結果之可靠’標準器必須經常實施鑑定檢驗。以函 種校正方式各有其優點’但它們的缺點是校正工作繁複而 ^便因且校正儀器設備昂責，校正成本高昂且校正 =二因而限制了三次元測量機的推廣與使用。因此在面 +目則座標測1機校正工作不成熟的狀況，正迫切需 究新的校正方法和校正裝置，實現座標測量機可靠、方便 、快捷、低成本的校正工作。 1更 【發明内容】 鑑於目前三次元座標測量機箄 在的檢驗繁複與㈣翻^ 度^正檢定方法存 ㈣檢驗繁複與使關&設備代價昂貴等缺點，本發 出了-種校正三次元座標測量機精度的全新方法—— -維球列對稱聯繫組合自動檢測標定法，設計了—種= 式自動空間座標精密測量校正儀。 本創作具有下列之優點： 1 ·由量測原理可知，只需準確測得球列上任意一對 的條件τ ’用本量測裝置進行對稱組合比較量測， 量機處理測得值’便可得被測三次元座標測 戶〔Μ參閱第一圖〕，本發明使用高精度的滾珠螺 干（3 2 )和贿馬達（3 1 )來驅動球列板（2 )運用 電腦控制伺服馬達（31)，〔請參閱第二圖〕通過預先 按設2程式，其中〇〜20為標定點列、卜谓為球 列使,月塊按照一定標準間距移動，實現自動化量測 6 柯 096132906 1003156968-0 U45625 1紹牟〇备月级萏修正替換頁 由測頭與各標準球觸測，得到量測結果。 3 ·調節水平迴轉軸（丄2)和垂直迴轉定位板（工 β在二間不同位置，按上述第二圖中的程式進行量測可 得到在座標測量機量測空間範圍内的位置誤差，由此再資 料刀解，即可得到座標測量機幾何結構的2丄項誤差此 f述之2 1項誤騎第二圖中所使用程式中的0至2 〇的 2 1個標定點列。 。4 .本發明只需要使用標準塊規等通用高精度量測儀 器’在使用前-定時間週期内對任意一對球心距進行即時 檢測標定，若條件具備也可利用雷射干涉儀〔請參閲第三 圖〕，透過儀器雷射頭（5)進入參考鏡（6)再進入乾 鏡（7)及標準球（2 1 )與電感測微儀（8)，即可得 =球板的標準量。因此本裝置不要求檢測裝置的長期穩定 性’也不需要鮮賴單㈣裝置進較_測校正。 5 ·本量測裝置造價低、檢測校正範圍大，而且輕巧 ’便於攜帶，並可使用於廣泛的CNC等精密機床之檢測與 校正之用。 ' 【實施方式】 首先，〔請參閱第-圖〕，本創作主要係包括支稽座 (1 )、球列板（2)、自動驅動裝置（3)，其中. 支撑座（1)，包括底座（11)、水平迴轉轴u 2，垂直迴轉定位板（13)。底座（11)根據需要 可在測量機平臺上任意位置用螺栓固定，·水平 2)由螺釘緊固於底座（1 i )轴套 f y神贫上，或軸套内作邪〇 096132.906 1003156968-0 1345625 月04日修正替揍頁 度坦轉Μ滿足在任意位置測量機精度校正需要；垂直迴 轉由螺釘緊固于水平迴轉軸（ι 2)上端 ，或根據而要在垂直平面内作90度範圍轉動。 球列板（2)，該球列板（2)上等距設置有 徑相^標準球（21)，球間距為2〇麵，其中 距經過回精度標定作為標準量。 自動驅動裝置（3)，係設置於支撐 括賴馬達（3 U、精密滚珠螺桿組（3 2)、高精； 〃、達（3 1 )和精密滾珠螺桿機 在===動系統，通過連結桿帶動球列板（ 理編制的程式實現自動移動。 杈正原 本發明手式自動空間庙声择 施睥，卜炎_ 標精測置校正儀，校正實 ::〔=第三圖與第四圖〕先將本創作固定於測量 = = 2 Γ〔請參閱第一圖〕，球列板（2)上 作為俨：：\ 1 )構成五個間距，需要-個標準間距 卩可得到其他高精度量·果，準間距由任 第 的方法檢測標定得到 回精度標準間距’也刊用鮮塊規和高精度 測裝置進行校正標定。標準球兩端球心距 動球=(2)在滑軌(33)上按照第二圖量 = 板（2)移動_職’可測得空間 醜範_量測誤差。球列板（2)由伺服馬達（3丄 )和滚珠螺桿組（32)，滑軌（33).自動_’ 096132906 1003156368-0 1345625 it0年0¾ *月修正替換頁 微驅動定位精度為1W ，上述結構原理可實現一維球列 對稱聯繫組合精度檢定。本量測裝置由水平迴轉軸（1 2 )可以實現360度迴轉，由迴轉主軸在底座（1 1 )内上 下移動，以及垂直迴轉定位板（1 3 )可使球列板（2) 垂直平面内任正負90度旋轉。本裝置整個量測過程是由電 腦按預先設置的程序控制伺服馬達（3 1 )驅動，實現整 個量測過程的自動化。 上所述，當知本發明具有新穎性，且本發明未見之於 任何刊物，當符合專利法第2 1、2 2條之規定。 唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當 不能以之限定本發明之範圍。即大凡依本發明申請專利範 圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範 圍内。 096132906 1003156968-0 1345625 100. B. OB ' 100年05月04日修正替換頁 【圖式簡單說明】 第一圖：本發明之外觀示意圖 第二圖：本發明之原理圖 第三圖：本發明之標準球心距標定原理示意圖 第四圖：本發明之實體校正照相示意圖 【主要元件符號說明】 1 支撐座 1 1 底座 1 2 水平迴轉轴 1 3 垂直迴轉定位板 2 球列板 2 1 標準球 3 自動驅動裝置 3 1 伺服馬達 3 2 滾珠螺桿組 3 3 滑軌 4 雷射頭 5 參考鏡 6 靶鏡 7 電感測微儀 8 工作台 096132906 1003156968-0 10

Claims (1)

1345625 _ ： 齡 0¾.月04 S修正替換頁 十、申請專利範圍： 1、 一種手提式自動空間座標精密測量校正儀，包括 支撐座、球列板、自動驅動裝置： 支撐座，包括底座、水平迴轉軸，垂直迴轉定位板， 底座根據需要可在測量機平臺上任意位置用螺檢固定，水 平迴轉軸由螺釘緊固於底座上，並可在底座内作360度迴 轉，以滿足在任意位置測量機精度校正需要，垂直迴轉定 位板由螺釘緊固于水平迴轉軸上端，並可作90度範圍轉動 Γ . 9 - 球列板，該球列板上等距設置有若干個直徑相同的標 準球； 自動驅動裝置，係設置於支撐座上，包括伺服馬達、 螺桿組、高精度線性滑執，伺服馬達和精密滚珠螺桿機構 等組成微米級精度驅動系統，通過連結桿帶動球列板在線 性滑軌上移動。 2、 如申請專利範圍第1項所述之手提式自動空間座 標精密測量校正儀，其中，球列板可由6個直徑相同的標 準球定位於球板等間距的6個錐形球窩内，球間距為20mm 作為標定標準量測者。 096132906 1003156968-0 11