以数控铣床为母机的三维反求测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种以数控铣床为母机的三维反求测量装置，该装置采用悬架方式与数控铣床进行快速的定位与连接，构成一个三维反求测量系统，可对具有切屑加工性能的任何复杂零件进行内外轮廓的三维精密测量。该装置由悬架连接机构、计算机控制系统、数码拍摄测量机构和排刷去屑机构组成。该装置与数控机床定位连接后，数控铣床实现测量过程中的三个坐标轴直线运动，数码拍摄测量机构实现逐层图象的获取，排刷去屑机构实现层截面的清洁，计算机控制系统实现与数控铣床的信号连接并控制数码拍摄测量机构进行自动拍摄和数据的传输。该装置可与不同类型数控铣床相连接构成三维反求测量系统，将极大地拓展传统数控装备的作用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于测量
，涉及反求工程的测量装置，更进一步涉及一种以数控铣床为母机可同时精密测量复杂零件的内外表面的三维反求测量装置。由于该技术是种新型的测量技术，因此目前国内外对该测量技术没有形成统一的称呼。本专利技术属于这种破坏性的断层测量技术，目前对该技术及其相应反求设备进行研究与开发的，在国内外有以下研究单位与公司1、西安交通大学激光与红外应用研究所，他们称该技术为“层析三维数字化测量技术”，同时开发出“层析式逆工程三维测量装置”，并于1998年10月10日取得了该装置的技术专利，专利申请号为97239460.5。2、海信集团公司青岛海信技术中心，他们就该技术开发出了相应的测量设备“层析三维数字化测量机”，“层析数字化测量机”，“层析数字化测量头”，并分别于1999年9月27日、1999年12月1日、1999年12月6日提出了上述三项装置的技术专利申请，且最终获得了专利权，专利申请号依次是99246569.9、99247352.2、99247387.X。3、美国CGI公司，该公司已经开发出了层去图象法反求测量设备的系列产品，如CSS-300 SYSTEM、CSS-1000 SYSTEM、CSS-3000SYSTEM，并就Cross-Sectional Scanning technology and Spec.CheckTMMeasurementSoftware申请了专利。由查新的资料知美国CGI公司开发的测量设备专用性强，不能利用现有的数控铣床资源，设备体积大，运输不便，价格昂贵；西安交大激光与红外应用研究所研制的“层析式逆工程三维测量装置”，其设备质量大、运输不便，同时，它不是立足于现有的数控铣床，因此，一方面使得它专用性强，一旦脱离装置本身的材料切削机构或是材料切削机构发生故障，那么其它正常装置便也丧失其应有的功能，而另一方面，没有利用现有的数控铣床资源，这使得在实现同样的反求测量辅助功能时，他们所选用的装置复杂，甚至可以说是多余，例如采用激光测距仪实时检测被测零件与扫描测量镜头的距离、利用计算机闭环实时控制扫描测量镜头与被测零件的高度一致、采用负压排屑等，这大大增加了设备硬件和软件开发的复杂度，导致设备结构相对复杂，价格昂贵；海信集团公司青岛海信技术中心开发的测量装置，包含了数控铣床，但其测量仪采用支架与数控铣床主轴箱进行钻孔连接方式进行连接，因此一方面它只能应用于某种型号的数控铣床，这就使得它的应用范围受到了很大的限制，而另一方面，测量仪利用支架与数控铣床的主轴箱固联，主轴箱细微的震动对测量仪测量的精度会有所影响；同时，其测量仪没有提供恒定不变的拍摄测量光源，利用环境光作为拍摄光源，这使得测量的精度很难得到保证；另外，青岛海信技术中心开发的测量机，没有自动排屑装置，排屑需要人工干预，因此，难以实现反求测量的完全自动化。实现上述专利技术目的的解决方案是一种以数控铣床为母机的三维反求测量装置，其特征在于，由计算机控制系统、数码拍摄测量机构、去屑机构和悬架连接机构构成；1)计算机控制系统包括计算机、信号传输线、数字量信号输入/输出板、行程开关和数据传输线；行程开关用于固定在数控铣床的床身上；2)数码拍摄测量机构包括一用于安装数码拍摄测量装置的箱体；一高分辨率的数码相机；两个长管状高频日光灯；高分辨率的数码相机和两个长管状高频日光灯安装在箱体内，长管状高频日光灯安装有灯管防护罩；高分辨率的数码相机的将采集的图象通过数据传输线传递给计算机；3)去屑机构包括两个排刷；排刷分别固定设置在数码拍摄测量箱体的下方。4)悬架连接机构三个稳定平衡块；一三角架；一可连接竖杆；一连接横杆；一连接头；三个松紧旋纽；通过调节松紧旋纽，连接竖杆可在三角架上垂直升降和紧固，连接横杆可在连接竖杆上紧固和绕连接竖杆进行旋转，连接头用于固联数码拍摄测量箱体，同时可在连接横杆里水平伸缩和紧固。本专利技术的其它一些特点是，所述行程开关采用磁铁和金属压块固定在数控铣床的床身上。所述排刷一个通过金属片和螺钉直接安装在箱体上，另一个安装在箱体上的连接固定块上。本专利技术的反求测量装置以数控铣床为母机，可作为多种不同类型数控铣床的柔性附件，能快速安装，与数控铣床组成三维反求测量系统，可对具有切削性能的任何复杂零件进行内外表面自动精密的三维反求测量。图2为本专利技术的数码拍摄测量程序控制流程图。参见附图说明图1，图1为本专利技术的结构示意图。依本专利技术的技术方案，装置包括计算机控制系统、数控铣床、数码拍摄测量机构，去屑机构、悬架连接机构。计算机1、数据传输线2、数字量信号输入/输出板4、行程开关7和信号传输线3构成本专利技术的计算机控制系统。行程开关7利用磁铁5和金属压块6固定在数控铣床22的床身上。当数控铣床22将被测零件与包埋材料组成的包埋体23切削完一个层面后，数控铣床22驱动工作台向行程开关7的方向运动，当包埋体23到达高分辨率数码相机19(例如Kodak DC4800 310万象素的数码相机，采用多少象素的数码相机依据包埋体23截面的大小以及测量精度来决定，只要能满足零件整体测量的精度要求，可用高象素的数码相机，如340万、500万象素的数码相机等，也可采用底象素的数码相机，如260万、200万象素的数码相机等)镜头正下方的最佳拍摄靶区时，工作台停止，同时触发行程开关7动作，产生模拟信号，模拟信号经过数字量信号输入/输出板4转化为数字信号，并由信号传输线3输送给计算机1。计算机1经由数据传输线2实现与数码拍摄测量机构的数据传输。接收到由信号传输线3输入的数字信号后，计算机1通过数据传输线2给高分辨率数码相机19传输截面图象拍摄的驱动指令，高分辨率数码相机19便进行拍摄，每拍摄完一层包埋体23的截面轮廓，高分辨率数码相机19又通过数据传输线2将图象数据传送给计算机1，进行存储。本专利技术的数码拍摄测量机构由高分辨率数码相机19、相机固定架20、内六角螺栓21、数码拍摄测量箱体18、两个长管状高频日光灯14、灯管防护罩17、螺钉13构成；相机固定架通过内六角螺栓21固定在数码拍摄测量箱体18上，并保证高分辨率的数码相机19的镜头在数码拍摄测量箱体18的正中间；长管状高频日光灯14固定在灯管防护罩17上，灯管防护罩17通过螺钉13固定在数码拍摄测量箱体18的内壁、高分辨率数码相机19镜头的斜下方，这两个长管状高频日光灯14将光线均匀明亮的照射在被测零件截面上，同时保证数码拍摄测量光源的恒定，而数码拍摄测量箱体18将环境光隔离，避免了环境光的干扰。排刷8、连接固定块11、内六角螺栓12、金属片9和螺钉10构成了本专利技术的排屑机构，其中一个排刷通过金属片9和螺钉10直接安装在数码拍摄测量箱体18上，另一个则利用金属片和螺钉安装在连接固定块11上，而连接固定块通过内六角螺栓12固定在数码拍摄测量箱体18上，本专利技术的去屑机构，利用排刷8与数控铣床22工作台的相对运动，实现了去屑的自动化，同时，两个排刷的应用，可以干净去除切屑。悬架连接机构由三个稳定平衡块30、31、32，三角架29，连接竖杆24，连接横杆25，连接头15，三个松紧旋纽26、27、28构成和内六角螺栓16构成；连接头15利用内六角螺栓16将数码拍摄测量箱体18固联，同时利用松紧旋纽2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以数控铣床为母机的三维反求测量装置，其特征在于，由计算机控制系统、数码拍摄测量机构、去屑机构和悬架连接机构构成； １）计算机控制系统包括 计算机【１】、数据传输线【２】、数字量信号输入／输出板【４】、行程开关【７】和信号传输线【３】；行程开关【７】用于固定在数控铣床的床身上； ２）数码拍摄测量机构包括 一用于安装数码拍摄测量装置的数码拍摄测量箱体【１８】； 一高分辨率的数码相机【１９】； 两个长管状高频日光灯【１４】； 高分辨率的数码相机【１９】和两个长管状高频日光灯【１４】安装在箱体内，长管状高频日光灯安装有灯管防护罩【１７】；高分辨率的数码相机【１９】将采集的图象通过数据传输线【２】传递给计算机【１】； ３）去屑机构包括 两个排刷【８】；排刷分别固定设置在数码拍摄测量箱体【１８】的下方； ４）用于支撑数码拍摄测量机构的悬架，包括： 三个稳定平衡块【３０】、【３１】、【３２】； 一三角架【２９】； 一连接竖杆【２４】； 一连接横杆【２５】； 一连接头【１５】； 三个松紧旋纽【２６】、【２７】、【２８】； 通过调节松紧旋纽，连接竖杆【２４】可在三角架【２９】上垂直升降和紧固，连接横杆【２５】可在连接竖杆【２４】上紧固和绕连接竖杆进行旋转，连接头【１５】用于固联数码拍摄测量箱体，同时可在连接横杆【２５】内水平伸缩和紧固。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪军，李涤尘，王江良，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]