[发明专利]一种关节式激光扫描坐标测量机数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种关节式激光扫描坐标测量机数据采集系统。

背景技术

关节臂式坐标测量机是一种新型的非正交式坐标测量机，关节臂式坐标测量机由多个关节构成，机械臂的关节上装有角度传感器，可以实时测量关节的转动角度，根据臂长和各关节的转动角度计算出测量机末端的接触式测头的三维坐标。关节式坐标测量机也可以安装三维激光扫描头，扫描头固定安装在关节测量机的末端，可以实现对工件的扫描测量，应用于逆向工程等领域。与正交式坐标测量机相比，关节臂式坐标测量机具有结构简单、体积小、重量轻、测量范围大、灵活轻便等特点，并可用于现场测量，且可以方便地解决传统正交坐标测量机难于解决的问题，例如对模具、机械零件产品的测量。

来自天津大学的凌清平和刘书桂在文献《关节臂式坐标测量机数据采集系统的研究》中提出了一种基于CPLD、单片机和导电滑环的数据采集方案，采用了两个处理器（CPLD和单片机），功耗大，电路板的体积大。

专利《一种关节臂式坐标测量机用数据采集与传输系统》中提出了一种基于FPGA和导电滑环的数据采集方案。采用FPGA处理器速度慢；采用RS232的传输速度慢、抗干扰能力弱。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种关节式激光扫描坐标测量机数据采集系统，应用于带有扫描功能的关节式坐标测量机，解决了扫描头与测量机的数据同步问题，使测量机不仅能够用接触式测头测量也能用扫描头进行扫描测量，以CPLD为核心处理器的、能对多路光栅传感器信号进行解码的、能实现三维扫描测量、实现数据实时传输功能的系统。

实现上述目的而采取的技术方案，包括底座板、一号关节、二号关节、一号中继板、三号关节、五号关节、四号关节、二号中继板、六号关节、测头板、扫描头，所述六号关节、扫描头之间设有测头板，五号关节、四号关节之间设有二号中继板，二号关节、三号关节之间设有一号中继板，所述底座板、一号中继板、二号中继板、测头板之间通过RS485总线通讯，板间互联导线经过导电滑环连接，所述测头板连接按钮B1、B2。

有益效果

    与现有技术相比本发明具有以下优点。

1，除底座板外的三块电路板都采用单处理器CPLD的设计而非两个处理器（CPLD和单片机），这样设计降低了功耗并缩小了电路板的体积，同时整个机器的体积也可以做的更小；

2，采用CPLD作为处理器，其处理速度比更FPGA快并且具有较大的时间可预测性；

3，采用RS485作为通讯协议，比RS232的传输速度更快、抗干扰能力更强；

4，坐标测量机与上位机的通讯方式既可以选择有数据线的USB传输方式也可以选择无线的蓝牙传输方式；

5，可以配扫描测头进行测量。

附图说明

    下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本系统的结构示意图；

图2为本系统中数据采集系统原理示意图；

图3为本系统中的底座板原理示意图；

图4为本系统中的一号中继板原理示意图；

图5为本系统中的二号中继板原理示意图；

图6为本系统中的测头板原理示意图。

具体实施方式

包括底座板1、一号关节2、二号关节3、一号中继板4、三号关节5、五号关节6、四号关节8、二号中继板7、六号关节9、测头板10、扫描头11，如图1所示，所述六号关节9、扫描头11之间设有测头板10，五号关节6、四号关节8之间设有二号中继板7，二号关节3、三号关节5之间设有一号中继板4，所述底座板1、一号中继板4、二号中继板7、测头板10之间通过RS485总线通讯，板间互联导线经过导电滑环连接，所述测头板10连接按钮B1、B2，如图2所示。

     所述底座板1包括CPLD处理器、RS485电平转换模块、USB模块、光栅信号转换模块、蓝牙模块、电源模块和单片机，如图3所示，底座板1输入端连接读数头1，输出端连接上位机、一号中继板4。

     所述一号中继板4包括CPLD处理器、RS485电平转换模块、光栅信号转换模块、电源模块，如图4所示，一号中继板4输入端连接读数头1、读数头2，所述一号中继板4输出端连接二号中继板7。

     所述测头板10包括CPLD处理器、RS485电平转换模块、光栅信号转换模块、电源模块，如图6所示。