坐标测量系统技术方案

坐标测量系统有器械和主计算机。器械包括与待测物刚性固定的基件１，绕轴线Ａ旋转的臂２，在轴线Ｂ上旋转的臂３，沿轴线Ｃ滑动的臂４。轴Ａ，Ｂ，Ｃ平行。在枢轴５，６和套管７处有旋转编码器。套管７的编码器装在臂３内，由与臂４摩擦接触的轮驱动。编码器提供表示臂２和３在轴线Ａ，Ｂ上相对于基件１及臂２的角位移信息和臂４沿轴线Ｃ相对于臂３的线位移。在器械组装后，有一组误差项编入计算机的程序，以产生精确的坐标。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
长期以来，测量坐标用的器械只不过是一组直尺，放在适当的相对位置上，在有限制的自由度中相对活动。有些情况下用电子器械测量，但是为取得精确读数必需用非常精确而昂贵的构造，这些构造需要有非常严格细心的保养。本专利技术的一种广义形式，是提出一种坐标测量系统，包括一种器械，其中有若干刚性元件互相连接，形成一个机械连杆系，连杆系有一个基座端，用于和待测量的物件相对固定，有一个测量端围绕基座端作三向的活动，测量信号装置产生表示各成对连接的刚性元件的相对位置或定向的电信号，处理装置接受该信号，根据信号计算出测量端相对于基准轴线各位置的三维坐标输出，基准线相对于基座端固定，处理装置在器械组装后加校正程序，从而在计算该坐标输出时，用电子装置校正具体器械的误差。最好在若干刚性臂中设第一及第二臂，互相用铰链连接，围绕第一旋转轴线，第三臂在第二臂自由端上固定，沿大致平行于第一旋转轴线的第三轴线作相对于第二臂的平移，第一臂围绕第二旋转轴线，相对于基座端旋转，第二旋转轴线大致和第一旋转轴线平行，当计算出坐标输出中，第一，第二及第三轴线失调时，具体的误差由处理装置校正。最好每一个信号装置是一个旋转编码器，产生编码器单位转角的脉冲，处理装置为每一编码器的脉冲求代数和，保持一组脉冲和数值;表示第一臂和基础，第二臂和第一臂的相对角位移的现行脉冲和数集;和表示第三臂及第二臂相对平行的现行脉冲和数集;在操作者的要求下，用处理装置作数学运算，对脉冲和数作电子处理，从而将角度和平移数值转变为测定的笛卡儿坐标，数学运算包括以预定尺寸的器械为基础的数学转换，组装后用编入处理装置程序的一组现行纠错项，对精确的组装作修正，以纠正器械的具体误差。最好处理装置有一个微处理器，安装在系统内，和一台计算机连接，和计算机交换信息，微处理器保持编码器的有控制的运转，接受编码器脉冲，并保持脉冲和数集，在计算机要求时，提供现行脉冲和数集数值。最如由计算机保持现行误差修正项，将数学运算应用于将脉冲和数变换为测定的坐标。最好系统用计算机助纠错过程作校正程序，从该处理装置接受一组通过测量各点位置取得的各该测得的坐标，各该测得的坐标属于一个组，组中至少有两个该测得坐标，这测得坐标在组中有各点间的相应的已知位置关系，至少一个位置关系中，有已知的有限距离;将该纠错项最佳化，最大程度减小每组已知位置关系，和相应组的测得坐标通过计算求得的关系之间的旧纳起来的误差，直至旧纳的误差达到预计的容许水平。最好各该组中的一个，有同一点的测得坐标，因而相应已知位置关系，是该组中全部点间有零距离，该组中的各测得坐标，为当该器械的该臂在各不同构形中时，通过测量该同一点的位置取得。最好处理装置对应于以前的测定外推工具上的已知位置的测定坐标，外推为为该处推工具上的，或与该外推工具相对固定的预定点的坐标位置。并且，对本专利技术广义方面可认为提出了一种测量三维物体上、相对于基准轴线集的坐标定位点的方法，方法包括操作一个坐标测量装置，以取得表示器械测量端位置的电信号，按以器械的设计结构为基础的程序将信号转换，并在系统组装后，将一组误差修正项编入程序，用电子器件校正器械中的具体误差，以产生精确的测定坐标。现对本专利技术的一个举例实施方案，参照附图叙述，附图内容如下图1为本专利技术的机械联杆系的坐标测定系统概略图;图2示将图1中的器械用于检查摩托车架的调直;图3示图1中系统，对原有的误差按本专利技术的理想特点修正;图4至7示用本专利技术一个实施方案产生的输出，指示假设摩托车架的各种量度，车架按参照图2所作叙述测量;图4为摩托车的侧视图，其中轴矩＝1171.4mm倾斜度＝27.3°主销纵倾移距＝190.6mm基准与前轴距离＝797.0mm基准与后轴距离＝380.4mm基准离地高度＝88.3mm图5为摩托车的俯视图，其中中线由后轮轴中点确定前轮向中线右侧偏移60°后轮向中线扭转4.3°旋臂框轴中点向左离中线9.5mm后轮圈向轴线调直时需作的调节＝6.9mm向右后轮圈向前轮调直需作的调节＝1.1mm向左传动链上测定点间的侧向偏移＝8.7mm向右车叉在前轴上方650.0mm处的扭曲为5.1°图6为摩托车的前视图，其中导向头从中线向右扭2.1°前轮从中线向右偏1.5°前轮直径是487.2mm前轮圈宽度是51.4mm图7为摩挚车的后视图，其中后轮向右偏3.3°后轮在地面高度上向左偏离中线19.4mm后轮直径是483.9mm后轮圈宽54.5mm图8为运合配合图1所示器机使用的物件，用于测量难接触到的点的坐标;图9为表示举例实施方案纠错过程逻辑步骤的流程图;图10为用于修理失事中受损摩托车的另一实施方案中各部件的透视。图1的举例设备中，有一个基座1和一组臂杆2及3，如图中所示臂杆2及3通过围绕大致平行的轴线A及B的精密轴承5，6作枢轴联接，基本在X-Z平面中运动。臂4位于臂3的自由端，在套管7内，沿大致与轴线A及B平行的方向Y上滑动，也用精密轴承支承。有高分辨率的编码器位于轴线A及B上，分别测量基座，相对于臂2，和臂2相对于臂3的旋转运动。另一旋转编码器由与臂3表面摩擦接触的轮传动，从而其脉冲输出和套管7中的臂3的滑动量成正比。基座1还有一个夹具组合件9，使联杆系的这一端，可和待测量的物体的可方便接触的部分刚性固定，待测量物体有如摩托车架，或汽车车身和底盘，定位可供臂2及3在X-Z平面中作大幅度活动。臂4的一端有一探测器尖10，适于精确地安置在其坐标将被测量的点上。系统中有一个微处理器板(图未示)，它很容易地安装在基座1内。微处理器板接受每一旋转编码器旋转时发出的脉冲。编码器发出的每一脉冲表示一个给定的角运动。适合本专利技术的高精度实施的典型编码器，每转周产生10个脉冲。微处理器保持相应编码器发出的脉冲和数，在计算机19的要求下，将脉冲和数向主计算机19传输。微处理器除有接受编码器脉冲和保持脉冲和数集的任务外，还为测量器械的电子元件，诸如为旋转编码器提供需要的服务。微处理器还作主计算机19，测量器械使用人，和各臂2-4及基座1中电子硬件等之间中介。举例的实施方案使用Apple Ⅱe型计算机，但也可用其他有类似计算效率的机器，可编制程序作此用途。举例的实施方案有程序，检查摩托车的车架和悬挂结构，测定是否有角误差或调直误差，以保证进行修正和车辆的正确安全运转。虽然这种检查在事故发生后特别重要，但在原始生产中，或在生产完成时作检查也有利。将探测器尖10引导在全部摩托车表面上通过，取得这系统有关点的坐标，包括转臂20，前后轴21及22，导向头23和前后轮圈24及25上的各有关点的坐标。有许多点在各种状态下测量，例如车轮旋转状态中的轮圈上的各点。通过测量围绕轴线旋转的一点，例如前轴21的一端上的一点，便可从若干(至少三个)方向中，准确测得诸如导向头23轴线之类的旋转轴线的坐标和定向。通过数字计算，计算机19便可求得旋转点的中心，从而求得导向头23的轴线。在先有技艺领域中的主要调直，是车轮在一个平面内，摩托车的中线朝前进的正前方，同样非常重要的是后轴22和旋臂20的轴线平行，导向头23的轴线在摩托车的垂直平面中和倾斜度有正确的夹角，前叉直伸，和导向头23平行调直(仅在有些摩托车中有偏置的三叉夹具)，前轴22正确处在前叉28中，轮圈形状正确。对全部这本文档来自技高网...

【技术保护点】
坐标测量系统中有一个器械，其特征在于有若干刚性元件互相连接，形成一个机械连杆系，连杆系有一个基座端，和待测物件相对固定，测量端可围绕基座端作三维活动，测量信号装置产生电信号，表示刚性元件各连接对的相对位置和定向，有处理装置接收该信号，将信号计算出对应于测量端各相对于基准轴线的位置的三维坐标输出，基准轴线和基础端相对固定，测量系统的处理装置，在器械组装后编入修正程序，在计算该坐标输出时，用电子器件修正器械实体的误差。

【技术特征摘要】
AU 1986-12-10 PH 94461.坐标测量系统中有一个器械，其特征在于有若干刚性元件互相连接，形成一个机械连杆系，连杆系有一个基座端，和待测物件相对固定，测量端可围绕基座端作三维活动，测量信号装置产生电信号，表示刚性元件各连接对的相对位置和定向，有处理装置接收该信号，将信号计算出对应于测量端各相对于基准轴线的位置的三维坐标输出，基准轴线和基础端相对固定，测量系统的处理装置，在器械组装后编入修正程序，在计算该坐标输出时，用电子器件修正器械实体的误差。2.如权利要求1所所述的坐标测量系统，其特征为若干刚性臂中有第一及第二臂，用铰链连接，围绕第一旋转轴线，第三臂在第二臂的自由端上固定，沿第三轴线作相对于第二臂的平移，第三轴线大致和第一旋转轴线平行，第一臂在基础端上围绕大致与第一旋转轴线平行的第二旋转轴线旋转，当计算出的坐标输出中有第一，第二及第三轴线中有调直误差时，由处理装置修正具体误差。3.如权利要求2中所述的坐标测量系统，其特征为每一信号装置为一旋转编码器，该编码器产生一个为作角转运动的脉冲，通过角转运动，编码器运转，处理装置为各编码器的脉冲求代数和，保持一组脉冲和数，现行脉冲和数集表示第一臂和基座间及第一二臂之间的相对位移，以及第三及第二臂之间的相对平移，当系统使用人要求时，用处理装置通过数字运算，将脉冲和数集作电子器械处理，从而将角度和位移数值转换为测定的笛卡儿坐标，数学运算包括以预定尺寸的器械为基础的数学变换，组装后用编入处理装置的程序中的现行修正项集，对总成作精确修正，校正实体器械的误差。4.如权利要求3中所述的坐标测量系统，其特征为处理装置中有一个固定在器械板上的微处理机，有一个计算机与之连接，与之交流信息，微处理器保持编码器的可控运转，接收编码器的脉冲，并保持脉冲和数集，当计算机要求时，提供现行的脉冲和数集。5.如权利要求4中所述的坐标测量系统，其特征为计算机保持现行误差修正项，并应用数字运算将脉冲和数集转换为测定的坐标。6.如权利要求1中界定之坐标系统，其特征如下这系统用计算机助纠错过程作校正程序，即从该处理装置接受一组通过测量各点位置取得的各该测得的坐标，各该测得的坐标属于一个组，组中至少有两个该测得坐标，这测得坐标在组中有各点间的相应的已知位置关系，至少一个已知位置关系中有已知的有限距离;将该纠错项最佳化，最大程序减小每组已知位置关系，和相应组的测得坐标的计算求得的关系之间的旧纳的误差，直至旧纳的误差达到预计的容许水平。7.如权利要求6中定的坐标测量系统，其特征为至少各该组中的一个有同一点的测量坐标，从而相应已知位置关系，是该组中全部点间的距离为零，该组中的各测得坐标，为当该器械的该臂在各不同构形中时，通过测量该同一点的位置取得。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里詹姆斯麦克唐纳，
申请(专利权)人：格雷戈里詹姆斯麦克唐纳，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]