[实用新型]基于流体力学原理的三坐标测头系统

说明书

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，具体涉及一种基于流体力学原理的三坐标测头系统。

背景技术

三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是20世纪60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。1960年，英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。进入20世纪80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。

三坐标测量机是用测头来拾取信号的，因而测头的性能直接影响测量精度和测量效率，没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。在三坐标测量机上使用的测头，按结构原理可分为机械式、光学式和电气式等；而按测量方法又可分为接触式和非接触式两类。

1.机械接触式测头

机械接触式测头为刚性测头，根据其触测部位的形状，可以分为圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头、点测头、V型块测头等。这类测头的形状简单，制造容易，但是测量力的大小取决于操作者的经验和技能，因此测量精度差、效率低。目前除少数手动测量机还采用此种测头外，绝大多数测量机已不再使用这类测头。

2.电气接触式测头

电气接触式测头目前已为绝大部分坐标测量机所采用，按其工作原理可分为动态测头和静态测头。

3.光学非接触式测头

在多数情况下，光学测头与被测物体没有机械接触，这种非接触式测量具有一些突出优点，主要体现在：1）由于不存在测量力，因而适合于测量各种软的和薄的工件；2）由于是非接触测量，可以对工件表面进行快速扫描测量；3）多数光学测头具有比较大的量程，这是一般接触式测头难以达到的；4）可以探测工件上一般机械测头难以探测到的部位。近年来，光学测头发展较快，目前在坐标测量机上应用的光学测头的种类也较多，如三角法测头、激光聚集测头、光纤测头、体视式三维测头、接触式光栅测头等。

虽然光学测头的出现在一定程度克服了机械式和电气式测头的缺点，但自身仍存在一些不足，特别是在被测物体表面光学特性不均匀情况下，需要对表面进行处理，这就改变了被测物原始表面，使得测量精度降低，而且增加了工作量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于流体力学原理的三坐标测头系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案。

一种基于流体力学原理的三坐标测头系统，该三坐标测头系统包括气管以及与气管的一端相连的空气探针，所述气管与空气探针形成的气路中设置有用于检测所述气路不同两点空气压力的压力传感器，或者所述气管与空气探针形成的气路中设置有用于检测所述气路空气流量的流量传感器。

所述三坐标测头系统还包括计算机以及压力室，所述压力传感器或者流量传感器与计算机相连，所述气管的另一端以及计算机分别与压力室相连。

所述空气探针为管状，空气探针的一端设置有用于吸入空气或排出空气的微孔，空气探针的另一端与气管相连。

所述空气探针设置于三坐标空间内对应的任意一维坐标方向上，可在对应方向上受控移动，例如在龙门桥式三坐标测量仪的Z轴方向上。

上述基于流体力学原理的三坐标测头系统的三坐标测量方法，包括以下步骤：