一種復合式坐標測量機融合標定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復合式坐標測量機融合標定器，特別適用于復合了探針、影像、光 譜共焦傳感器的高精度坐標測量機的融合標定。
【背景技術(shù)】
[0002] 測量機已成為標準尺寸檢測工具，有著廣泛的應用。隨著零部件幾何特征的復雜 化、加工尺寸的精密化，出現(xiàn)了復合多種傳感器的坐標測量機，用以獲取全部幾何特征的測 量并提高測量數(shù)據(jù)的可靠性。例如，復合傳統(tǒng)接觸式探針、影像傳感器和光譜共焦傳感器的 坐標測量機。傳統(tǒng)的接觸式探針，適用范圍廣，但測量分辨率取決于探針半徑，對尺寸較小 的孔洞、臺階不能測量，也不能完成邊緣點的測量，同時，測量速度較慢;影像測量適合邊緣 點的檢測，光譜共焦方法適于孔洞、臺階測量，且測量速度快。因此，三種傳感器形成互補， 可大幅提高坐標測量機的測量能力和測量速度。
[0003] 實際上，復合多種傳感器已經(jīng)成為坐標測量機的重要發(fā)展趨勢。復合坐標測量機 的關(guān)鍵技術(shù)之一是：多傳感器的數(shù)據(jù)融合，即使各傳感器的測量數(shù)據(jù)可統(tǒng)一在同一坐標系 下，完成被測件幾何特征的真實再現(xiàn)。融合標定是多傳感器數(shù)據(jù)融合的主要手段，利用標準 器確定各傳感器的相對位置關(guān)系，通過坐標變換將各傳感器測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個坐標系。 融合標定技術(shù)，特別是標準器的設(shè)計，是復合坐標測量機廠家的關(guān)鍵技術(shù)，一直處于保密狀 ??τ 〇
[0004] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人亟需構(gòu)思一種新技術(shù)以改善其問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種復合式坐標測量機融合標定器，其可以實現(xiàn)探針、影像、光譜 共焦三種傳感器的兩兩融合標定或三者融合標定，實現(xiàn)高精度、高效率的坐標測量。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種復合式坐標測量機融合標定器，包括水平工作臺、標準球和球座，所述標準球 通過所述球座設(shè)置在所述水平工作臺上，其中所述標準球整體為球狀，在其上設(shè)置有一圓 環(huán)狀的環(huán)帶;所述環(huán)帶設(shè)置在所述標準球的上半球部分，其包括環(huán)帶本體和設(shè)置在所述環(huán) 帶本體兩側(cè)的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，其中所述內(nèi)側(cè)壁和/或所述外側(cè)壁與水平線的夾角在60°_ 120°之間。
[0008] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶的半徑為標準球半徑的0%-80 %之間，該環(huán)帶的半徑指內(nèi)側(cè)壁 所在的圓形的半徑。
[0009] 優(yōu)選地，還包括水平工作臺、底座、龍門架立柱、龍門架橫梁、升降Ζ軸和傳感器模 組，其中所述球座設(shè)置在所述水平工作臺上，所述水平工作臺設(shè)置在所述底座上，所述龍門 架立柱分立設(shè)置在所述水平工作臺的兩側(cè);所述龍門架橫梁水平設(shè)置在所述龍門架立柱上 方，并與所述水平工作臺所在的平面平行;所述升降Ζ軸滑動設(shè)置在所述龍門架橫梁上，所 述傳感器模組通過升降Ζ軸活動設(shè)置在所述標準球的上方，所述傳感器模組包括影像傳感 器、探針傳感器和距離傳感器中的至少兩種。
[0010] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶本體凹向所述球體的內(nèi)部，其具有一定的凹向深度。
[0011] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶本體沿著所述球體的外表面突起，其具有一定的突起高度。
[0012] 優(yōu)選地，所述標準球的材質(zhì)為玻璃、碳化硅、氮化硅、藍寶石中的一種或者多種。
[0013] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶通過激光直寫技術(shù)加工而成。
[0014] 優(yōu)選地，所述標準球的軸心與所述球座的軸心一致。
[0015] 優(yōu)選地，所述距離傳感器為光譜共焦傳感器、激光三角測距傳感器、激光聚焦傳感 器中的一種或者多種。
[0016] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少包括如下有益效果：
[0017] 本發(fā)明所述的復合式坐標測量機融合標定器，利用傳統(tǒng)坐標測量機常用的標準 球，在其頂部用MEMS技術(shù)制作一道圓環(huán)狀的環(huán)帶，即形成融合標定器，制作方便，成本低。用 一個標定器可實現(xiàn)探針、影像、光譜共焦傳感器的兩兩融合標定或三者融合標定，操作簡單 方便，標定效率高。融合標定器的加工精度很高，可用于高精度復合測量機的融合標定。另 外利用多個本發(fā)明所述標定器，進行空間排布，形成組合標定器，可完成整個測量空間內(nèi)的 多傳感器融合標定。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明所述的復合式坐標測量機融合標定器的結(jié)構(gòu)示意圖（略去標準球）；
[0019] 圖2為本發(fā)明所述的標準球的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為標準球的俯視圖；
[0021] 圖4為圖3的局部放大圖；
[0022] 圖5為探針傳感器位置標定方法示意圖；
[0023] 圖6為影像傳感器位置標定方法示意圖；
[0024]圖7為光譜共焦傳感器位置標定方法示意圖；
[0025] 圖8為探針、影像、激光傳感器位置的兩兩對應關(guān)系示意圖。
[0026] 其中：1底座，2龍門架立柱，3龍門架橫梁，4升降z軸，5影像傳感器，51環(huán)帶上的一 個圓，52影像傳感器位置，6探針傳感器，61探針傳感器位置，7距離傳感器，71距離傳感器信 號，72距離傳感器位置，8水平工作臺，9標準球，91環(huán)帶，92球座，93環(huán)帶的半徑，94環(huán)帶的寬 度，95環(huán)帶的深度，96內(nèi)側(cè)壁與水平線的夾角。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028] 如圖1至圖4所示，為符合本發(fā)明的一種復合式坐標測量機融合標定器，包括標準 球9和球座92,所述標準球9設(shè)置在所述球座92上，所述標準球9整體為球狀，在其上設(shè)置有 一圓環(huán)狀的環(huán)帶91;所述環(huán)帶91設(shè)置在所述標準球9的上半球部分，其包括環(huán)帶本體和設(shè)置 在所述環(huán)帶本體兩側(cè)的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，其中所述內(nèi)側(cè)壁和/或所述外側(cè)壁與水平線的夾 角在60°-120°之間。
[0029] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶的半徑93為標準球9半徑的0 % -80 %之間，該環(huán)帶的半徑93指內(nèi) 側(cè)壁所在的圓形的半徑。
[0030] 優(yōu)選地，本實施例還包括底座1、水平工作臺8、龍門架立柱2、龍門架橫梁3、升降z 軸4和傳感器模組，其中所述球座92設(shè)置在所述水平工作臺8上，所述水平工作臺8設(shè)置在所 述底座1上，所述龍門架立柱2分立設(shè)置在所述水平工作臺8的兩側(cè);所述龍門架橫梁3水平 設(shè)置在所述龍門架立柱2上方，并與所述水平工作臺8所在的平面平行;所述升降z軸4滑動 設(shè)置在所述龍門架橫梁3上，所述傳感器模組通過升降z軸4活動設(shè)置在所述標準球9的上 方，所述傳感器模組包括影像傳感器5、探針傳感器6和距離傳感器7中的至少兩種。優(yōu)選地， 所述傳感器模組包括影像傳感器5、探針傳感器6和距離傳感器7,其中所述影像傳感器5的 位置通過獲取所述標準球9上的環(huán)帶的圓心確定，所述探針傳感器6的位置用標準球9的水 平方向大圓確定，所述距離傳感器7的位置通過xy方向獨立掃描分別確定。如在X方向上掃 描標準球9頂部環(huán)帶，在環(huán)帶邊緣處光譜共焦傳感器信號有突變，左右兩個突變的中間位置 即距離傳感器7的X位置。
[0031 ]優(yōu)選地，所述環(huán)帶本體凹向所述球體的內(nèi)部，其具有一定的凹向深度。
[0032] 優(yōu)選地，所述環(huán)帶本體沿著所述球體的外表面突起，其具有一定的突起高度。優(yōu)選 地，所述凹向深度或所述突起高度為影像傳感器5或距離傳感器7分辨率的1