[发明专利]用于校准标准件的座架

说明书

技术领域

本公开一般涉及测量系统，并且更具体地涉及一种用于支撑或安装物品如激光投影仪的校准标准件的系统和方法。

背景技术

在多种制造过程中使用激光投影仪。例如，激光投影仪可在结构组装件中用于零件布置。就此而言，一个或更多激光投影仪可安装在工作区中，并且可发射将几何图案（pattern）直接投射到在组装夹具中组装的结构组装件的表面上的激光束。由激光束投射的几何图案可有利于在不使用硬质加工工具的情况下使结构组装件的一个组件相对于其他组件或相对于参照系相对精确地定位。

激光束可被投射为相对窄的光束（例如，0.030英寸）。激光束被优选以额定位置精确度投射到结构组装件的表面上。投射激光的位置精确度优选小于结构组装件的制造公差。例如，激光投影仪在15英尺的额定距离处可具有+/-0.015英寸的额定位置精确度，从而使得能够在结构组装件上定位具有+/-0.030英寸的额定位置公差的组件。

在一段时间不使用后或以周期性间隔，在操作激光投影仪之前，有必要验证激光投影仪的位置精确度处于额定公差内。在这方面，投射激光束的位置精确度可能受内部组件如激光投影仪的检流计的退化或故障的不利影响。验证激光投影仪的位置精确度的常规方法包括使用安装至结构的校准图案。激光束被向着校准图案投射，并且激光束相对于校准图案的偏离测量值被记录。

通常期望在含有组装夹具的工作区内的各个位置校准激光投影仪的位置精确度。例如，通常期望在组装夹具的相对侧和上侧与下侧校准激光投影仪的位置精确度。通常也期望解决可能导致校准图案膨胀或收缩的温度变化引起的校准图案在工作区内的位置和/或尺寸的变化。另外，一旦激光投影仪被校准，可能期望从工作区移除校准图案，以避免校准图案与制造操作冲突。

由此可见，在本领域存在对这样的系统和方法的需求，其用于以解决制造环境的温度变化导致的工作区内的校准图案的尺寸和相对位置变化的方式校准激光投影仪。另外，在本领域也存在对校准激光投影仪的系统和方法的需求，其中校准图案可能位于工作区内的各个位置，和/或使得可完全从工作区移除该校准以避免与制造操作的冲突。

发明内容

具体来说，与激光投影仪的校准关联的上述需求由本公开解决，其提供用于相对于安装设备可重复定位物品如校准标准件的安装设备。该安装设备可包括具有第一座架、第二座架和第三座架的固定装置。第一座架可被配置为接收可被耦合至物品的第一构件，并且其可约束第一构件沿三个互相垂直的方向的运动。第二座架可被定位成与第一座架呈固定关系，并且可被配置为接收第二构件。第二构件可被耦合至物品，并且可约束第二构件沿所述方向中的两个方向的运动。第三座架可被定位成与第一和第二座架呈固定关系。第三座架可被配置为接收可被固定耦合至物品的第三构件，并且可约束第三构件沿所述方向中的一个方向的运动。第一、第二和第三构件可被以不限制物品（例如，校准标准件）沿三个互相垂直方向的运动的方式接合至各自的第一、第二和第三座架。有利地，通过允许校准标准件沿上述三个互相垂直的方向以不受约束的方式运动，可以防止校准标准件的已知测量图案（例如，校准图案）的变形。

在进一步实施例中，公开一种激光投影仪的校准系统。该校准系统可包括校准标准件，该校准标准件可以具有安装到其上的至少三个部分球形的第一、第二和第三构件。该校准系统可进一步包括用于可重复定位校准标准件的安装设备。该安装设备可包括固定装置，该固定装置具有彼此呈固定关系的第一座架、第二座架和第三座架，并且以可与第一、第二和第三构件的三角形图案互补的三角形图案来提供。

第一座架可被配置为接收可被耦合至物品的第一构件，并且其可约束第一构件沿三个互相垂直方向的运动。第二座架可被定位成与第一座架呈固定关系，并且可被配置为接收第二构件。第二构件可被耦合至物品，并且可约束第二构件沿所述方向中的两个方向的运动。第三座架可被定位成与第一和第二座架呈固定关系。第三座架可被配置为接收可被固定耦合至物品的第三构件，并且可约束第三构件沿所述方向中的一个方向的运动。第一、第二和第三构件可被以不限制物品沿三个互相垂直方向的运动的方式接合至各自的第一、第二和第三座架。如上所述，物品如校准标准件的不受限制运动的能力可以有利地防止可能在校准标准件表面上提供的测量图案的变形。