一種精密坐標測量方法及其裝置的製作方法

2023-05-04 02:00:21 1

專利名稱：一種精密坐標測量方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於精密測量儀器領域，它能為計算機系統提供精確的被測物體形狀的三維坐標數值。
背景技術：
現有的三坐標精密測量裝置工作原理如圖2所示，位於懸杆3下端的球形探頭1，用於在與被測物體2接觸的瞬時輸出一接觸信號，系統把懸杆3的鉛垂方向坐標信號和縱向橫向坐標信號輸入計算機，懸杆3帶著其下端的球形探頭1沿縱向和橫向移動，使球形探頭1與被測物體2的外表面全接觸一遍後，被測物體形狀的三維坐標數值就被全部錄入計算機。由於被測物體的形狀可能千變萬化，儘管球形探頭1可能做得很小，也會發生因球形探頭1與被測物體2的接觸部位不同而發生的三個方向坐標測量誤差。例如當球形探頭1與水平表面接觸時是球形探頭1的底部工作，而當球形探頭1與傾斜表面接觸時是球形探頭1的斜下部工作。此誤差的存在影響了測量精度。

發明內容
為了克服現有的三坐標精密測量裝置存在因球形探頭工作部位不同而發生測量誤差的缺陷，提供一種能糾正該測量誤差的坐標測量方法及其裝置。本發明是通過下述方案予以實現的一種精密坐標測量方法，它包括懸吊杆4和球體5，它是利用球體5表面上已知位置的至少四個點，通過測出被測點A與上述四點的距離或者與距離相關的物理量來求得被測點A的坐標位置。因為在球體表面上已知四個點的坐標位置，如果另一個未知點與上述四個點的距離確定，那麼這個未知點的位置是確定的，也是唯一的。在本方法中未知點就是被測點A，求出被測點A的位置坐標後，通過補償運算就能糾正測量誤差。
本發明還提供了一種應用上述測量方法的精密坐標測量裝置，它由懸吊杆4、球體5、電阻測量裝置6和電源11組成，球體5的表面上設置有一層厚度均勻的導電層5-1，該導電層5-1是非良導體，球體5的表面上設置有至少四個電阻測點，電阻測點7、電阻測點8、電阻測點9和電阻測點10分別與電阻測量裝置6的四個輸入端相連接，電阻測量裝置6的另一個輸入端與電源11的一極相連。本發明的測量裝置在使用時把被測物體2與電源11的另一極相連，如此設置當被測物體2與球體5在A處相接觸時，就會形成由電源11、被測物體2、球體5和電阻測量裝置6組成的導電迴路，因為從接觸點A處到四個電阻測點的弧長距離不一樣，而導電層5-1是非良導體，所以從接觸點A處到四個電阻測點的電阻阻值都不同，都可以被電阻測量裝置6測出。從反方向推導，通過所測得阻值的不同即能確定被測物體2與球體5的接觸點在球體5上的位置，確定了接觸點位置就能通過換算來糾正測量誤差，也就實現了本發明的目的。本發明具有設計合理、工作可靠和容易推廣實施的優點。


圖1是本發明的結構示意圖，圖2是傳統的坐標精密測量裝置的示意圖。
具體實施例方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。它由懸吊杆4和球體5組成，它是利用球體5表面上已知坐標位置的至少四個點，通過測出被測點A與上述四點的電阻，從而推導出被測點A與上述四個點的距離，從而確定被測點A的坐標位置。
具體實施方式
二下面結合圖1具體說明本實施方式。它由懸吊杆4、球體5、電阻測量裝置6和電源11組成，球體5的表面上鍍有一層厚度均勻的導電層5-1，該導電層5-1是非良導體，球體5的表面上設置有至少四個電阻測點，電阻測點7、電阻測點8、電阻測點9和電阻測點10呈四面體方位排布，電阻測點7、電阻測點8、電阻測點9和電阻測點10分別與電阻測量裝置6的四個輸入端相連接，電阻測量裝置6的另一個輸入端與電源11的正極相連。球體5上的接觸點A是這樣求出來的，用電阻測量裝置測出電阻測點7、電阻測點8、電阻測點9、電阻測點10處各自的電阻值r1、r2、r3和r4及四個迴路並聯的總阻值r5，利用下面的聯立方程組—(101)就能求出各電阻測點與接觸點A之間的電阻值R1、R2、R3和R4，RO是系統阻值。
通過電阻值R1、R2、R3和R4及導電層5-1的電阻率就能確定接觸點A與各電阻測點的弧長距離，從而確定A的位置。
具體實施方式
三本實施方式與實施方式二的不同點是，電阻測點7、電阻測點8、電阻測點9和電阻測點10在球體5的表面上呈正四面體方位排布。
具體實施方式
四本實施方式與實施方式二的不同點是，電阻測點7、電阻測點8和電阻測點10均勻分布在球體5的最大直徑圓上，電阻測點9位於球體5表面上與電阻測點7、電阻測點8和電阻測點10距離相等的位置。如此設置加工方便而且測量裝置容易校正標定。
權利要求
1.一種精密坐標測量方法，它包括懸吊杆(4)和球體(5)，其特徵在於它是利用球體(5)表面上已知位置的至少四個點，通過測出被測點(A)與上述四點的距離或者與距離相關的物理量來求得被測點(A)的坐標位置。
2.一種精密坐標測量裝置，其特徵是它由懸吊杆(4)、球體(5)、電阻測量裝置(6)和電源(11)組成，球體(5)的表面上設置有一層厚度均勻的導電層(5-1)，該導電層(5-1)是非良導體，球體(5)的表面上設置有至少四個電阻測點，電阻測點(7)、電阻測點(8)、電阻測點(9)和電阻測點(10)分別與電阻測量裝置(6)的四個輸入端相連接，電阻測量裝置的另一個輸入端與電源(11)的一極相連。
3.根據權利要求2所述的精密坐標測量裝置，其特徵是導電層(5-1)是鍍在球體(5)表面上的。
4.根據權利要求2所述的精密坐標測量裝置，其特徵是電阻測點(7)、電阻測點(8)、電阻測點(9)和電阻測點(10)在球體(5)的表面上呈正四面體方位排布。
5.根據權利要求2所述的精密坐標測量裝置，其特徵是電阻測點(7)、電阻測點(8)和電阻測點(10)均勻分布在球體(5)的最大直徑圓上，電阻測點(9)位於球體(5)表面上與電阻測點(7)、電阻測點(8)和電阻測點(10)距離相等的位置。
全文摘要
本發明屬於精密測量儀器領域。一種精密坐標測量方法，它包括懸吊杆(4)和球體(5)，它是利用球體(5)表面上已知位置的至少四個點，通過測出被測點(A)與上述四點的距離或者與距離相關的物理量來求得被測點(A)的坐標位置。一種精密坐標測量裝置，它由懸吊杆(4)、球體(5)、電阻測量裝置(6)和電源(11)組成，球體(5)的表面上設置有一層厚度均勻的導電層(5－1)，球體(5)的表面上設置有至少四個電阻測點，電阻測點分別與電阻測量裝置(6)的四個輸入端相連接。通過所測得阻值的不同即能確定被測物體(2)與球體(5)的接觸點在球體(5)上的位置，就能通過換算來糾正測量誤差，也就實現了本發明的目的。本發明具有設計合理、工作可靠和容易推廣實施的優點。
文檔編號G06T1/00GK1540280SQ20031010765
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月31日 優先權日2003年10月31日
發明者郝雙暉, 宋寶玉, 郝明暉 申請人:哈爾濱工業大學