[发明专利]一种曲面形貌采集测量系统

说明书

本发明涉及曲面测量技术领域，公开了一种曲面形貌采集测量系统，包括底座、升降驱动装置、转向座、伸缩机械臂、测量传感器以及测量终端；所述升降驱动装置安装于所述底座上，所述升降驱动装置与所述转向座连接，并驱动所述转向座升降运动，所述伸缩机械臂的一端与所述转向座连接，所述测量传感器安装于所述伸缩机械臂的另一端，所述升降驱动装置、转向座、伸缩机械臂以及测量传感器分别与所述测量终端电连接。本发明提供的曲面形貌采集测量系统具有测量精度高、人工参与度低的技术效果。

技术领域

本发明涉及曲面测量技术领域，具体涉及一种曲面形貌采集测量系统。

背景技术

对于大型工件曲面的测量，目前主要有以下三种测量方法

1)、大行程固定式三坐标测量

大行程固定式三坐标测量是一种基于精密机械的大尺度测量系统。近年来， 精密测力探头信号处理技术与高速实时运动控制的发展逐渐赋予了三坐标机连 续获取密集点云的功能，通过规划测量轨迹，可实现对被测物体表面形貌的接 触式跟踪扫描测量。大行程固定式三坐标测量机测量精度高，稳定性好，可通 过编程实现自动化测量，适用于各种机加类构件的程序化批量检测，有着良好 承重能力的开放式机械结构，易于被测工件定位。其中，龙门式测量机被广泛 应用于重型机械、飞机、船舶以及风电等领域的高精密零部件测量，但是部件 需要在大型装卸设备的辅助下到达测量工位；水平臂测量机运转灵活，占地面 积较小，为构件装卸带来极大的便利，通过万向球等扩展测头配置，大大增加 了三坐标测量机的可达性，在汽车行业的整车测量环节应用广泛。

2)、激光雷达扫描测量

激光发射器发出激光脉冲波，当激光波碰到物体后，部分能量返回，当激 光接收器收到返回激光波时，且返回波的能量足以触发门槛值，激光扫描器计 算它到物体的距离值；激光扫描器连续不停的发射激光脉冲波，激光脉冲波打 在高速旋转的镜面上，将激光脉冲波发射向各个方向从而形成一个二维区域的 扫描。在扫描器的扫描范围内，扫描器输出每个测量点的距离，根据此距离信 息，可以计算物体的外型轮廓，坐标定位等。该方法被广泛用于防撞、测量、 导航、安防等。

3)、全站式测量

全站式测量系统采用独立的仪器即可实现大尺度空间三维坐标测量，以球 坐标测量原理为基础，通过其相对于基站坐标系的空间角度和距离来求解被测 点的三维坐标。全站式测量系统包含有全站仪和激光跟踪仪等。全站仪作为一 种球坐标测量系统，一般依靠基于相位测量的激光飞行时间法，即ToF法测距。 激光跟踪仪同样作为一种球坐标测量系统，通过激光干涉原理(提供精密的相 对距离)结合基于相位测量的激光飞行时间法(提供绝对距离)测距，在测量 精度、测量范围等方面有较强的优势，适用于批量不大的大型构件检测。

这三种测量方法都存在一些缺点：

采用大行程的固定式三坐标机的测量方式，由于本身结构原因，对周围应 用环境要求较高，而且很少适合大型构件的在线测量，所以对于特殊的大型构 件需要在装配过程中的测量，无法满足现场需求。

采用激光雷达的方式测量方式，虽然可以测量目标较远的物体，但测量精 度不高，德国西克SI CK激光扫描仪LMS111-10100扫描角度270°，检测范 围:18m/30m反应时间:20ms/40ms统计误差:一般为12mm。在检测精度要求较高 的场合也无法满足。

采用全站式检测，可以满足大型构件的装配过程中的测量，而且检测精度 也比较高，但某些检测数据无法直接测量，需要人工现场测量后，并结合全站 仪的检测数据，间接推出想要的尺寸数据。基于全站式测量系统的局限性在于， 仅能实现单点测量，且需要人为瞄准，效率低且容易引入人为误差，而且无法 通过全站仪获得大型构件的外部形貌数据。

发明内容