非接触位置检测设备制造技术

非接触型位置检测设备，包括带有光发射部分和光接收部分的激光单元，用于将激光照射到被测对象的检测点并接收由该检测点反射的激光，以判明至该检测点的距离。一条能使激光单元至少在直角坐标系的一条轴线方向上移动的臂。坐标检测机构，用于检测此臂的坐标。当该检测点和激光单元间的位置关系达到预定关系时，依此臂的坐标判定该检测点的坐标。激光单元含类似探针的指示件，用以指示由光发射部分发出的激光光轴延长线和由光接收部分接收的激光光轴延长线间的交点。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非接触型位置检测设备，更确切地说，涉及适用于非接触型三维测量仪的非接触型位置检测设备，它能对被测对象外部轮廓的各部分的坐标完成可靠和精密测量。用于检测三维形状如三维坐标数据的三维测量仪，已经公开在例如美国专利No.3,722,842,No.4,102,051,No.4,149,317以及No.4,282,654中。该三维测量仪包括一个可在空间直角坐标系各坐标轴即互相垂直的X，Y和Z轴方向上运动的主体(悬臂)，以及装有此可动主体上的一个探针。此探针同被测对象外部轮廓上的检测点接触，检测此可动主体的三维坐标，根据这种接触来测量三维轮廓。然而对于这种接触型三维测量仪来说，在被测对象是由软材料如粘土压制的场合下，当探针的端部同被测对象的检测点接触时，此端部易于钻入被测对象，以致在所检测的被测对象坐标中产生误差。在被测对象的外部轮廓上面可以作的凹面和凸面测量，存在着这种可能性。为了消除这种缺陷，该三维测量仪应当具有非接触类型，例如，其中的激光光源和用来接收被反射的激光束的光接收元件，测出被测对象和激光光源间的距离，当在一点处恰好该距离达到予定值时，被测对象上该检测点的坐标被测量出来。对于接触型三维测量仪器来说，当探针垂直指点在被测对象表面上予定位置时，此位置的坐标可被精确测得。因此，在前面描述的这种非接触型三维测量仪器中，采用这种通常的技术，也能够完成坐标的检测。以上介绍的坐标检测技术，将参照图7(a)和7(b)加以描述。参见图7(a)和7(b)，Y轴沿着垂直于图面的方向配置。在激光单元10附近提供一个被测物体100，且激光单元10中配备有激光光源和接收激光束的光接收元件，以便在非接触条件下检测至被测对象100的距离。激光单元10的结构，表示在图12中。由光发射元件(半导体激光器)12发出的激光，被射在测量对象100上面。当此测量对象位于参考点Lref处(例如沿激光照射方向距激光单元10发光位置为50mm处)，由测量对象100上检测点随机反射出去的激光，被光接收元件15中央位置上的部分所接收。进一步说来，当被测对象100的位置靠近(100A)或者远离(100B)该参考点Lref时，激光位置检测元件15上面接收到激光的位置，将沿箭头标志A或B移动。此位置检测元件15的输出信号，被输出给如图6所示的第一信号处理电路50。如图7(a)所示，当使用这样的激光单元10进行测量时，应将激光单元10的安装位置设置为，使其射出的激光10A基本上能垂直射在被测对象100上其坐标被检测的检测点位置；随后再沿X及Z方向同时进给，以使激光单元10能沿着激光的射出方向(即箭头标志L的方向)移动。如图7(b)所示，当激光单元10移动到接近被测对象100时，从被测对象100反射回来的激光10B，将由透镜系统检测。当由于激光单元10到达距其予定距离处而检测到光时，激光单元10或者支承该激光单元10的悬臂(未表示)的坐标数据随后被采集，作为与该测量对象100上的激光照射位置(检测点)对应的坐标数据。如图19(a)至19(c)所示，光发射部分101A及光接收部分101B是作为激光来提供的。如图19(a)所示，激光单元101的安装位置被设置为，使由激光单元101的光发射部分101A射出的激光，基本上能垂直射在测量对象100上要被测出座标的部分上。然后，激光单元101同时沿着X及Z方向进给，以使此激光单元101能够沿着激光的照射方向(即箭头标志L的方向)移动。如图19(b)所示，当激光单元101移动到靠近被测对象100时，从被测对象100反射回来的激光，将由光接收部分101B上配备的透镜系统所检测。当由于激光单元101到达距其予定距离处而检测到光时，激光单元101或者支承该激光单元101的悬臂(未表示)的坐标数据，被采集来作为与被测对象100的激光照射位置对应的坐标数据。对于上述结构的非接触型三维测量仪来说，由于它并不包括如与接触型三维测量仪的探针对应的用来指示所需检测点的装置，故其难以迅速和准确地指明所要求的检测点。因此，当试图连续地测出譬如具有曲线轮廓的测量对象的曲线上面许多检测点时，所存在的问题是，与接触型三维测量仪相比，其操作性能是非常差的。本专利技术的目的在于使用非接触型位置检测设备，使得迅速和准确地指出所要求的检测点成为可能，以解决前面叙述的现有技术的问题。为了达到本专利技术的目的，一种非接触型位置检测设备，包括带有光发射部分及光接收部分的激光单元，以便将激光照射在被测对象的检测点并接收由该检测点反射的激光，以判明至该检测点的距离，其特征在于该激光单元包括类似探针的指示装置，当检测点和激光单元达到予定的位置关系时，用来指明由光发射部分发出的激光光轴的延长线和由光接收部分接收的激光光轴的延长线之间的交点。由于前面描述的类似探针的装置是安装在激光单元上面的，所以如果移动该激光单元使此类似探针的指示装置能够指明检测点，那么此检测点和激光单元间的位置关系就能达成予定的关系，因此，所要求的检测点就能迅速而准确地指明。在激光的照射方向L是垂直射向被测对象外部轮廓的予定表面上且激光单元能沿上述照射方向移动的系统中，该激光单元101必须是能沿两条轴线方向[图19(a)至19(c)的实例中是指X轴和Z轴]或沿三条轴线方向同步运动的。简而言之，为使激光单元101从图19(a)的条件运动到图19(b)的条件，，必须如图19(c)所示，需让此激光单元101能同时沿X方向进给Xf及沿Z方向进给Yf。沿许多轴线方向的这种激光单元101的同步进给，不仅会使此机器更加复杂，而且会降低其操作性能。其间包含使上述同步进给分开进行(例如首先沿X方向完成Xf进给，然后沿Z方向完成Yf进给)的方法，或者沿X方向的进给和沿Y方向的进给一点一点交替完成的另一种方法。存在这样的可能性，当激光单元101恰好在某点到达距测量对象100予定距离(即当坐标恰好在一点被检测)时，激光的照射位置可以是与被瞄准进行检测位置不同的位置。在这种场合下，被瞄准位置的坐标就无法检测。本专利技术的目的在于提供一种非接触型三维测量仪，能够不费力地对测量对象所要求的(瞄准)位置的坐标进行检测。为了解决上述问题，非接触型三维测量仪采用的结构是一条主旋转轴安装在测绘缩放仪(Layout machine)的悬臂上，使其中心轴的方向沿着空间直角坐标系的一条坐标轴方向伸展；安装有第一条辅助臂，可在该主轴面转动；一条辅助轴，其与该主轴成45°角安装在第一条辅助臂上；安装有第二条辅助臂，以在该辅助轴上面转动；以及激光单元安装机构，用以将该激光单元装在第二条辅助臂上，使其射出的激光方向能同该辅助轴成45°。该非接触型三维测量仪包括有激光单元安装机构，其结构是使某点(随后称之为参考点)处在激光照射方向上距该激光单元为予定距离处，其定位是使参考点可被定位在主轴和辅助轴之间的交点处，以采集坐标信号。该非接触型三维测量仪包括有激光单元，其结构是由非中央部位提供发射的激光，且激光单元安装机构的结构是使其能将激光单元以其前后侧逆向安装。该非接触型三维测量仪，包括带有由环氧树脂蜂窝构件制成的芯件的第一条辅助臂、安装在此芯件相对两端的一对轴承，以及绕在此芯件和轴承表面上的碳纤维。对于本专利技术的非接触型三维测量仪来说，通过调整第一条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触型位置检测设备，其特征在于包括：带有光发射部分和光接收部分的激光单元，用于将激光照射到被测对象的检测点并接收由该检测点反射的激光，以判明至该检测点的距离；一条能使上述激光单元至少在直角坐标系的一条轴线方向上移动的臂，以及用于检测上述臂的坐标的坐标检测机构，其中当该检测点和上述激光单元间的位置关系达到予定关系时，该检测点的坐标根据上述臂的坐标判定；上述激光单元包括类似探针的指示装置，当该检测点和上述激光单元达到予定的位置关系时，指示装置用于指示由上述激光发射部分射出的激光光轴延长线和由上述光接收部分接收的激光光轴延长线之间的交点。

【技术特征摘要】
JP 1992-4-7 113954/921.一种非接触型三维测量仪，包括一条能沿直角坐标系的坐标轴方向移动的臂、安装在上述臂以检测至被测量对象距离的激光单元，以及用来检测上述臂坐标的坐标检测机构，还包括一条安装在上述臂上的第一轴；直接固定在所述第一轴上的主轴，用以相对于所述臂转动，使得所述主轴的中心轴的方向沿着其中一条坐标轴地取向；配备有第一中间臂，以在上述主轴上转动；安装在上述第一中间臂上的辅助轴，使其相对上述主轴构成45°角；配备有在上述辅助轴上转动的第二辅助臂，以及激光单元安装机构，为将上述激光单元安装在上述第二中间臂上面，以将从上述激光单元射出的激光的方向定位为相对上述辅助轴大致构成45°角，所述激光单元包括光发射部分和光接收部分的，用于将激光照射到被测对象的检测点并接收由该检测点反射的激光，以判明至该检测点的距离；其特征在于，上述激光单元包括类似探针的指示装置，当该检测点和上述激光单元达到预定的位置关系时，该指示装置用于指示由上述光发射部分射出的激光光轴延长线由上述光接收部分接收的激光轴延长线之间的交点。2.根据权利要求1的非接触型三维测量仪，其特征在于所述的激光单元安装机构，将上述激光单元安装在上述第二中间臂上，使得处在激光照射方向上预定距离的参考点，能被定位在上述主轴和上述辅助之间的交点上。3.根据权利要求1的非接触型三维测量仪，其特征在于所述激光单元的结构，是使由其并非中心部分的位置射出激光，而且上述激光单元安装机构能将上述激光单元相对其前后侧逆向安装。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木清，栗原敏雄，桑正市，大森和夫，山敦实，大庭威，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]