[实用新型]测量方向可变的激光测头装置

说明书

技术领域

本实用新型属于非接触式物体形状测量技术领域，具体涉及一种测量方向可变的激光测头装置。

背景技术

激光测头的测量原理基于激光三角法，即利用入射激光点、漫反射光接收透镜的光心与光敏元件上对应像点三者之间构成的三角关系确定被测点的空间位置。激光测头具有非接触式测量，响应速度快，测量精度较高，所获测量数据质量好，设备成本相对较低等优点，在零件形状检测、曲面数字化测量、逆向工程CAD建模等方面有着广泛的应用。

为了扩大可测范围，增加测头的自由度，激光测头一般与三坐标测量机结合使用。为了完整、合理地获取被测物体的表面形状数据，进一步拓展可测方位，测量过程中可能需要改变测头的测量方向，目前改变激光测头测量方向的方法主要有以下三种：

(1)利用方位可调式测头座。将激光测头安装在空间位姿可以调整的测头外壳上，在测量过程中根据测量需求，手工调整测头外壳的方向，从而实现测头测量方向的改变。

(2)利用离散分度式测头座。用特制的连接器将激光测头安装在如Renishaw TP20、Renishaw PH10等手动或自动的离散分度式测头外壳上，测量过程中，根据测量需求手动或通过测量程序指令自动改变测头的测量方向。

(3)利用无极分度式测头座。用特制的连接器将激光测头安装在如Renishaw REVO等无极分度式自动测头外壳上，测量过程中，三坐标测量机根据测量需求通过程序指令驱动测头外壳，自动改变测头的测量方向。

上述方法中，方法(1)装置简单、成本低、易于实现，但每次调整测量方向都需要手动调整整个测头外壳的方位，并且每次调整后都需要重新标定测量光束的方向，过程比较繁琐、耗时。方法(2)利用离散分度式测头外壳，该种测头外壳一般具有良好的重复定位精度，各个备选的测量方向只需标定一次就可以重复使用。方法(3)利用无极分度式测头外壳，可以自动将测量方向调整到可调范围内的任意一个位置上，利用测头外壳内的编码器获取测头的空间位姿，测量方向调整速度快、定位精度高、可靠性好。但方法(2)、(3)中使用的测头外壳成本较高；此外，商用的离散分度式与无极分度式测头外壳都是专用件，一般针对特定的接触式测头，使用激光测头时，需要设计、制作专用的连接装置，且由于激光测头在形状、体积与重量等方面与接触式测头存在较大区别，测量效果易受到影响。

此外，上述三种方法都是通过改变激光测头的空间姿态来改变测量方向，这要求测量区域中存在足够的操作空间，如果可操作空间较小，上述三种方法可能都无法应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种测量方向可变的激光测头装置。

本实用新型包括连接座、激光测头、螺钉、测头外壳、圆柱磁铁、X向镜架、第一平面镜、第一圆柱铁块、Y向镜架、第二平面镜和第二圆柱铁块。

所述的连接座上端端面与三坐标测量机竖直轴下端固定，下端端面与测头外壳上端端面通过螺钉固定。激光测头通过螺钉固定在测头外壳内部。

所述的测头外壳相对的两个侧面上均开设有接头槽，所述的接头槽由环形槽、磁铁槽和三个定位槽组成。所述的磁铁槽为圆槽，且与环形槽同心。所述的三个定位槽沿环形槽周向均布在环形槽内。定位槽由定位球槽和定位柱槽组成，定位柱槽的外端与环形槽连通。定位球槽设置在定位柱槽的内端，且与定位柱槽连通。定位柱槽的横截面为半圆形，且该半圆形的半径与定位球槽球面的半径相等。磁铁槽内固定有圆柱磁铁。

所述的X向镜架由一体成型的第一安装头、第一竖板、第一L形板和第一装镜板组成。所述的第一竖板的上端与第一安装头连接，下端与第一L形板的上端端面连接。所述第一L形板的下端与第一装镜板连接，且第一装镜板向下倾斜。第一装镜板与第一L形板内侧面相连的侧面上固定有第一平面镜。所述第一平面镜的镜面与第一竖板内侧面的夹角为45°，与第一L形板上端端面的夹角为45°。所述的第一安装头由一体成型的第一定位圆筒、第一定位圆柱和三个第一定位凸起组成。第一定位圆筒的内径与测头外壳上环形槽的内径相等，外径与测头外壳上环形槽的外径相等。第一定位圆柱的直径与第一定位圆筒的内径相等，第一定位圆柱固定在第一定位圆筒内壁外端。第一定位圆柱的中心孔内固定有第一圆柱铁块。第一定位凸起呈半球体状，球径与测头外壳上定位球槽球面的半径相等。三个第一定位凸起均设置在第一定位圆柱的内端端面上，且位置与测头外壳上的三个定位球槽分别对应。