[发明专利]一种旋转平台及基于其的球坐标测量机

说明书

本发明公开了一种旋转平台及基于其的球坐标测量机，包括旋转机构I、旋转机构II和夹具；所述旋转机构I包括支架，所述支架的两端对称设有转轴，支架通过两个转轴用于与工作平台转动连接；所述旋转机构II安装在旋转机构I上，旋转机构II采用回转工作台；所述夹具安装在回转工作台上，夹具用于装夹球壳类零件；所述支架的两端对称设置的转轴共轴线，支架以所述轴线为旋转轴转动运动，支架的旋转轴与回转工作台的旋转轴相互垂直。本发明利于实现球壳类零件测量精度高、效率高和范围广的测量目标。

技术领域

本发明涉及三坐标测量机技术领域，具体涉及一种旋转平台及基于其的球坐标测量机。

背景技术

近年来，三坐标测量机在产品设计、模具装备、齿轮测量、汽模配件、电子电器等精密测量领域的应用越来越广泛。三坐标测量机是一种可作三个互相垂直方向移动的探测器，以接触或非接触等方式传送讯号，经数据处理器计算出工件的各点坐标，其功能包括尺寸精度测量、定位精度测量、几何精度测量及轮廓精度测量等。所有的几何量测量都可以归结为三维空间点的测量，因此精确地进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础，但是球壳类零件的测量一直存在测量范围小、精度低、效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了实现在每个测量点，测头与球壳类零件均为法向接触的目标，传统的三坐标测量机必须依靠三轴的直线运动和测头摆动，但受限于测头的移动范围，只能测量球体的顶盖部分，且测量效率较低。本发明提供了解决上述问题的一种旋转平台及基于其的球坐标测量机。

本发明通过下述技术方案实现：

一种旋转平台，包括旋转机构I、旋转机构II和夹具；所述旋转机构I包括支架，所述支架的两端对称设有转轴，支架通过两个转轴用于与三坐标测量仪的工作平台转动连接；所述旋转机构II安装在旋转机构I上，旋转机构II采用回转工作台；所述夹具安装在回转工作台上，夹具用于装夹球壳类零件；所述支架的两端对称设置的转轴共轴线，支架以所述轴线为旋转轴转动运动，支架的旋转轴与回转工作台的旋转轴相互垂直。

采用现有的三坐标测量仪对球壳类零件的测量一直存在测量范围小、精度低、效率低的问题，所以在测量球壳类零件时，采用测量点法向接触的方法以解决上述问题。要实现球壳类零件表面与测头在每个测量点均为法向接触，常规的做法是将三坐标测量仪本身的测头进行旋转结构优化，依靠三坐标的直线运动和测头摆动可以一定程度实现测量目标，但是在系统只存在一条长误差链的情况下，会加大测量误差的累积导致测量精度的降低，只有通过优化三坐标直线运动机构、或测头摆动结构或通过优化计算方法等途径克服长链误差，但是效果并不显著。

基于该技术背景，本发明提供了一种优化的对球壳类零件的装夹旋转平台，实现球壳类零件两个自由度的旋转，从而代替测头的摆动。一方面，通过球壳类零件的二自由度旋转运动和测头三坐标直线运动联动，可以实现球面点的法向接触测量。在增加球面可测范围的同时，有效提高了测量效率。另一方面，本发明提供的摇篮式旋转平台，三坐标直线运动平台取消了测头的摆动自由度，消除了测头摆动带来的误差，将原测量机的单条长误差链分解成两条短误差链，提高误差的可控性，利于提高测量精度，从而利于实现球壳类零件测量精度高、效率高和范围广的测量目标。

进一步优选，所述夹具装夹的球壳类零件的球心位置，位于支架的旋转轴与回转工作台的旋转轴交点处。

将旋转机构I的旋转轴定义为旋转轴I，将回转工作平台的旋转轴定义为旋转轴II，本发明通过夹具将球壳类零件固定在旋转机构II上，旋转机构I带动旋转机构II、夹具和球壳类零件围绕旋转轴I转动，旋转机构II带动夹具和球壳类零件围绕旋转轴II转动，两套旋转机构可独立旋转动作；球壳类零件的球心与旋转轴I和旋转轴II的交点位置重合，方便控制球壳类零件的旋转位置以及方便定位坐标轴实现快速测量。

进一步优选，支架以所述轴线为旋转轴转动运动，转动角度范围为-90°～+90°。