测量方向可变的激光测头装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了测量方向可变的激光测头装置。目前改变激光测头测量方向的方法大多是通过改变激光测头的空间姿态来改变测量方向。这种方法要求测量区域中必须存在较大的操作空间。本实用新型专利技术测量方向可变的激光测头装置，包括连接座、激光测头、螺钉、测头外壳、圆柱磁铁、左右向镜架、第一平面镜、第一圆柱铁块、前向镜架、第二平面镜和第二圆柱铁块。本实用新型专利技术利用平面镜反射激光测头的测量光束与接收光束，使得激光测头能够对下方、左方、右方或前方的待测表面进行测量，在改变测量方向的过程中无需调整激光测头的空间位姿，所需的操作空间小。

【技术实现步骤摘要】
测量方向可变的激光测头装置
本技术属于非接触式物体形状测量
，具体涉及一种测量方向可变的激光测头装置。
技术介绍
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RenishawTP20、RenishawPH10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RenishawREVO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。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种测量方向可变的激光测头装置。本技术包括连接座、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。所述的Y向镜架由一体成型的第二安装头、第二竖板、第二L形板和第二装镜板组成。所述第二竖板的上端与第二安装头连接，下端与第二L形板的上端端面连接。第二L形板的下端与第二装镜板连接。第二装镜板与第二L形板内侧面相连的侧面上固定有第二平面镜。所述第二平面镜的镜面与第二竖板内侧面垂直，与第二L形板上端端面的夹角为45°。所述的第二安装头由一体成型的第二定位圆筒、第二定位圆柱和三个第二定位凸起组成。第二定位圆筒的内径与测头外壳上环形槽的内径相等，外径与测头外壳上的环形槽的外径相等。第二定位圆柱的直径与第二定位圆筒的内径相等，第二定位圆柱固定在第二定位圆筒内壁外端。第二定位圆柱的中心孔内固定有第二圆柱铁块。第二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。三个第二定位凸起设置在第二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。所述的激光测头采用点式激光位移传感器。以三坐标测量机的X轴为激光测头的X轴，以三坐标测量机的Y轴为激光测头的Y轴，以三坐标测量机的Z轴为激光测头的Z轴。以激光测头上激光发射点为起点、接收透镜光心为终点的向量与Y轴正方向的单位向量成锐角。所述测头外壳开设有接头槽的两个侧面与激光测头的X轴垂直，与激光测头激光发射点、接收透镜光心的连线平行。所述的X向镜架与测头外壳装配状态下，测头外壳的装配侧面与第一竖板内侧面贴合，下端端面与第一L形板上端端面贴合。第一平面镜处于激光测头的激光光路上。所述的Y向镜架与测头外壳装配状态下，测头外壳的装配侧面与第二竖板内侧面贴合，下端端面与第二L形板上端端面贴合。激光测头的激光发射点与第二平面镜的距离大于激光测头的接收透镜光心与第二平面镜的距离。本技术具有的有益效果是：1、本技术利用平面镜反射激光测头的测量光束与接收光束，使得激光测头能够对待测物体位于X轴正方向表面、位于X轴负方向表面、位于Y轴正方向表面或位于Z轴正方向表面进行测量。2、本技术在改变测量方向的过程中无需调整激光测头的空间位姿，所需的操作空间小。3、本技术利用磁性吸附的原理实现快速装配，操作十分便捷。4、本技术结构简单、成本低、易于实现。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术中测头外壳的结构立体图；图3是本技术中X向镜架的结构立体图；图4是本技术中Y向镜架的结构立体图；图5是本技术在X轴负方向一侧装配X向镜架的示意图；图6是本技术在X轴负方向一侧装配X向镜架的工作原理图；图7是本技术在X轴正方向一侧装配X向镜架的示意图；图8是本技术在X轴正方向一侧装配X向镜架的工作原理图；图9是本技术装配Y向镜架的示意图；图10是本技术装配Y向镜架的工作原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1、2、3、4、5、7和9所示，测量方向可变的激光测头装置，包括连接座2、激光测头3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量方向可变的激光测头装置，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；其特征在于：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；所述的Y向镜架由一体成型的第二安装头、第二竖板、第二L形板和第二装镜板组成；所述第二竖板的上端与第二安装头连接，下端与第二L形板的上端端面连接；第二L形板的下端与第二装镜板连接；第二装镜板与第二L形板内侧面相连的侧面上固定有第二平面镜；所述第二平面镜的镜面与第二竖板内侧面垂直，与第二L形板上端端面的夹角为45°；所述的第二安装头由一体成型的第二定位圆筒、第二定位圆柱和三个第二定位凸起组成；第二定位圆筒的内径与测头外壳上环形槽的内径相等，外径与测头外壳上的环形槽的外径相等；第二定位圆柱的直径与第二定位圆筒的内径相等，第二定位圆柱固定在第二定位圆筒内壁外端；第二定位圆柱的中心孔内固定有第二圆柱铁块；第二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；三个第二定位凸起设置在第二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。...

【技术特征摘要】
1.测量方向可变的激光测头装置，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；其特征在于：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；所述的Y向镜架由一体成型的第二安装头、第二竖板、第二L形板和第二装镜板组成；所述第二竖板的上端与第二安装头连接，下端...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢科青，王文，陈建华，吴玉光，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33