[发明专利]一种关节臂式坐标测量机数据采集系统

说明书

技术领域

本发明是一种应用在现场大型零部件尺寸检测领域的数据采集系统，具体地涉及一种关节臂式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。它以角度基准取代长度基准,将若干杆件和一个测头通过旋转关节串联连接,一端固定,另一端(测头)在空间自由运动,构成一个球形测量空间。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、量程大、便于现场使用等优点,它主要应用于CAD/CAM中三维模型表面数字化和现场大型零部件尺寸检测等领域,具有宽广的应用前景。

关节臂式坐标测量机由多个关节构成，安装有测量探头的测量臂为测量端，可由人牵引在物体表面滑动扫描。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点的三维坐标。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、大型机器、飞机等大或重的产品的测量。关节臂式坐标测量机已广泛应用于航天、航空、汽车制造等诸多领域。

目前,我国生产的这种测量机,国题,测量精度普遍在几十微米范围。因此,深入进行关节臂式坐标测量机关键技术的研究,提高测量精度,已成为该领域的一个研究热点。参考现有技术，中国发明专利，专利号为201120495740.9，其公开了一种关节臂式坐标测量机用数据采集与传输系统，它包括底座板、第一中继板、第二中继板、测头板四大电路板部分，整个系统由外部5V直流电源供电；四块电路板分别采集坐标测量机上的光栅数据，并转换成相对应的角度数据；四块电路板根据测头开关B1和B2的状态来锁存采集的光栅数据；当上位机发送读角度数据的指令时，四块电路板将采集的光栅数据逐级上传，最终由底座板将所有的光栅数据通过USB口发送给上位机。

由此深入进行关节臂式坐标测量机关键技术的研究,提高测量机的测量精度,已成为该领域的一个研究热点。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种关节臂式坐标测量机数据采集系统，本发明具有结构简单、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。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种关节臂式坐标测量机数据采集系统，包括智能数据采集单元，其结构要点是：在各关节和臂身处设置智能数据采集单元，各智能数据采集单元由单片机、角度传感器、温度传感器、应变传感器和接口电路所组成，所有的智能数据采集单元内部通过RS485总线进行连接互相通信；采用笔记本电脑作为数据采集和坐标测量的主机，智能数据采集单元与笔记本电脑之间通过安装在测量机基座内部的RS485-USB转接接口实现通信，测量机主体与笔记本电脑间通过一根USB数据线实现连接。

作为本发明的一种优选方案，本发明所述的智能数据采集单元是基于单片机的智能传感单元，其中包括三大测量单元：角度、温度、应变的测量单元；以及设置有数据通信接口。

作为本发明的另一种优选方案，所述的智能数据采集单元都是设置安装在测量机内部，并且测量机基座内部设置有RS485-USB转接接口，采用集成化、智能化传感器技术和现场总线技术相结合。

本发明的有益效果是。

本发明将集成化智能传感技术、现场总线技术和虚拟仪器技术应用于关节臂式坐标测量机数据采集系统中,采用基于PC和单片机的多参数的关节臂式坐标测量机数据采集系统；在测量机的关节和臂身处分别设置由角度传感器、温度传感器、应变传感器以及单片机组成的智能传感器单元,各传感器单元由RS485总线进行连接,并通过RS485-USB接口与PC机进行通信能够很好地完成关节臂式坐标测量机的数据采集任务。

附图说明

图1是本发明一种关节臂式坐标测量机数据采集系统原理框图。

其中，1为RS485-USB转接接口、2为笔记本电脑、3为RS485总线、4为单片机、5为接口电路、6为角度传感器、7为温度传感器、8为应变传感器、9为USB数据线。

具体实施方式