[发明专利]考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器

说明书

一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器，其包括：基座、光学机构、热平衡模块、控制机构，光学机构包括以第一轴线旋转的第一旋转装置、具有第二轴线的第二旋转装置以及安装于第二旋转装置的光学主体，第一轴线并与第二轴线正交，第二旋转装置包括第一支承部、第二支承部以及可旋转地设置在第一支承部与第二支承部之间的第二旋转轴，光学主体安装于第二旋转轴，在光学主体内以使第二旋转装置的重心位于第二轴线的方式至少设置有第一载荷单元和第二载荷单元，热平衡模块包括布置在光学机构内的多个加热模块、布置在光学机构内并用于测量光学机构内的温度的多个监测模块、以及根据由多个监测模块获得的温度来控制多个加热模块的温控模块。

技术领域

本发明涉及一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器。

背景技术

在坐标测量仪器中，电子器件的工作过程中存在发热和散热的问题，发热和散热过程在坐标测量仪器内形成一个不稳定的热源，这会导致坐标测量仪器结构产生热形变，进而导致激光束漂移，影响坐标测量仪器的精度。其次，由于安装过程的各种原因容易导致机身或者轴重心与轴系(方位轴系和俯仰轴系)不匹配，存在偏心距，导致例如伺服电机驱动旋转轴时力矩不平衡或控制不够精确。

现有技术中，大多采用风扇或者半导体制冷等散热方式对坐标测量仪器内进行散热，然而这些现有技术的解决方法并未消除热源不稳定因素，达不到抑制或控制坐标测量仪器内结构细微的热形变。在通过在轴系上增加载荷补偿来克服偏心距的问题的过程中，容易导致坐标测量仪器的其他零部件也会出现失衡，并不能完全克服偏心距的问题。另外，现有技术中，为了保证轴系的精度或运动平稳性，通常采用轴承实现预载过盈也即使轴承带有一定的负运转游隙的方案。然而该方案的工艺较为复杂且若轴承游隙过小，可能会在实际运行中出现较大负游隙(过盈)，引起轴承摩擦发热增大，温升提高，进而使有效游隙过盈更大，如此恶性循环将导致轴承停转抱死。

发明内容

本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于通过本发明的方案控制坐标测量仪器内热平衡以控制关键部件的热形变来提高其测量精度，另外通过本发明的方案克服坐标测量仪器在补偿轴系的载荷后其他零部件安装时偏心距仍存在的问题以及轴系运转平稳性的问题。

为此，本发明公开了一种考虑热力载荷平衡的坐标测量仪器，是用于跟踪辅助测量装置并测量所述辅助测量装置的空间坐标的坐标测量仪器，其特征在于，包括：基座、设置于所述基座之上的光学机构、用于将所述光学机构维持在预设的热平衡状态的热平衡模块、以及控制所述光学机构的控制机构，所述光学机构包括安装于所述基座并且可相对于所述基座以第一轴线旋转的第一旋转装置、设置在所述第一旋转装置的具有第二轴线的第二旋转装置、以及安装于所述第二旋转装置并相对于所述第一旋转装置可围绕所述第二轴线旋转的光学主体，所述第一轴线与所述第二轴线正交，所述第二旋转装置包括第一支承部、第二支承部以及可旋转地设置在所述第一支承部与所述第二支承部之间的第二旋转轴，所述光学主体安装于第二旋转轴，在所述光学主体内以使所述第二旋转装置的重心位于所述第二轴线的方式至少设置有第一载荷单元和第二载荷单元，所述热平衡模块包括布置在所述光学机构内的多个加热模块、布置在所述光学机构内并用于测量所述光学机构内的温度的多个监测模块、以及根据由所述多个监测模块获得的温度来控制所述多个加热模块的温控模块。

在这种情况下，光学主体内设置有第一载荷单元和第二载荷单元以使第二旋转装置的重心和第二轴线重合的方式设置在光学主体内，减少在光学主体的重心和轴线不重合而产生的偏心距，从而能够提高轴系的运转平稳性。另外，在热平衡模块中，温控模块可以根据监测模块的信息对加热模块是否工作进行控制，使坐标测量仪器内各关键部位到达预定的热平衡状态，进而使各关键部件热形变同步，保证坐标测量仪器的测量精度。

另外，所述多个监测模块包括设置在所述第一支承部的第一监测单元和设置在所述第二支承部的第二监测单元，所述第一监测单元的位置与所述第二监测单元的位置关于所述第一轴线对称分布。在这种情况下，第一监测单元与第二监测单元分别监测第一支承部和第二支承部的温度，形成温区信息发送给温控模块，对称分布的监测单元可以获得同一梯度的温度。