专利名称：三维测量机旋转自定心综合式测头架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三维测量机的测头架，尤其属于一种三维测量机旋转自定心综合式测头架，该测头架主要应用在针式三坐标测量仪上，功能为将针式测头固定在三坐标测量机上，并给于测头各个方向调节、测绘的能力。
背景技术：
目前，数控加工已成为工业化、现代化加工的主要手段，而数控加工编程等流程所需要的三维数模是产品实现的关键，三维数模的来源主要有两个途径第一、产品开发时凭创意与其它相配合零部件构思而得。第二、根据已有产品或手工制作的样品进行逆向扫描，使之成形于三维软件之中并进行适当修改。后一种方案是目前国内外较为主流的作法。
利用三维扫描仪对产品进行逆向扫描造型具有精度高，时效快、对设计人员技能依赖程度低等优点迅速成为产品造型的主要手段，三维扫描仪按工作原理分大致有两种激光扫描和针式扫描。本专利申请主要讨论针式扫描。
1、针式扫描的工作原理为针式测头在针间接触工件表面的瞬间，测头内部的触发机构能迅速发出一个脉冲信号，扫描机数显头内的单片机电路立即将当前数显表头内的X、Y、Z三轴坐标值编码后发送往控制计算机，计算机内的扫描驱动程序接收到信号后，将其解码还原为与数显表头触发瞬间相同的三轴坐标并形成一个三维软件可识别的坐标点。当在工件表面采集到足够多的点集后，设计人员就可根据这些点集对产品进行逆向造形或精度检测，当前在汽车行业和一些需要对产品进行高精度检测的行业，针式扫描机应用相当广泛。
在测绘过程中需要不断调整测针方向，使测针轴线大致垂直于被测部位，以达到减小测量误差之目的，由于测针与测头通过螺纹连接，是不可调节的，这就要不断调整测头架的不同关节来组合成所需要的测针方向，本文所述的测头架就是为达到这个使用目的而设计的。
2、其它已有测头架设计缺陷及使用情况国内自主研发生产的针式三维测量机上大多采用的是直杆式测头架(见附图10国产机的测头架部份)，该型测头架包括与横梁连接的摆动关节和转动关节，转动关节下联针式测头，采用两个转动关节来控制方向，虽然有生产容易、技术含量低、成本低的优点，但在实际使用时，需频繁地调整测针方向，造成每次方向调整后测量基准变异，要通过极为繁琐的步骤调整到原来的测绘基准，主要有软件调整和手工输入原基准坐标等方法，按一分钟改变一次测头方向，调整坐标及测头方向花费两分钟计算，大部份的测绘工作需要一天左右时间，对人员的体力消耗和时效浪费是异常严重的。
在国外的针式三维测量机上，目前采用了一种能旋转的测头架(见附图11国外机的测头架部分)，该型测头架包括左右调节机构、固定式连接臂和前后调节机构，左右调节机构和前后调节机构通过固定式连接臂连成一体，前后调节机构通过锁紧螺丝锁在固定式连接臂上；左右调节机构包括转轴和4个调整螺丝，在使用前要校正左右方向采用4个螺丝调整，前后调节机构其前端连接针式测头，它包括螺杆、螺杆限位槽、螺丝、锁紧螺丝、轨道、丝牙和滑块，前后方向采用一个螺丝带动滑块上的丝牙移动，轨道、螺杆限位槽、丝牙要求有极高的加工精度，总体控制误差±0.01MM，但使用时误差调整需要极高的操作技巧，而且需要内六角板手等工具进行，另外在加工制造上需要有大量种类繁多的精密加工、检测设备和严密的精密加工流程才能实现合格产品。由于不得不采用先进的加工设备和加工手段，使产品需要极高的生产加工成本，致使售价达数万元人民币之多。目前国内除部份技术力量雄厚的外资或合资厂商有此加工能力外，大部份国内厂商无法自主生产，需和测头一起进口。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、容易精确调节且加工方便的三维测量机旋转自定心综合式测头架。
本实用新型的目的是这样实现的所述的三维测量机旋转自定心综合式测头架，包括测头旋转轴、针式测头和测针，其结构特点为还包括左右调向机构、前后移动调节机构和前后移动微调机构，测头旋转轴与左右调向机构的旋转轴固定座连接，左右调向机构的旋转轴固定座和左右方向调整座一端连接，左右调向机构的左右方向调整座中部与前后移动调节机构的前后方向调整座另一端连接，前后方向调整座一端与测头固定座另一端转动连接，左右调向机构的左右方向调整座另一端头与前后方向调整座的中部向外延伸端之间采用前后移动微调连接，测头固定座一端与针式测头固定连接，针式测头内装有测针；所述的左右调向机构包括旋转轴固定座、左右调节螺栓支撑轴、左右转轴和左右调节螺栓及左右方向调整座，旋转轴固定座的对耳内端部相对侧设有左右调节螺栓支撑轴插入孔和外端部相对侧设有左右转轴孔，相应在左右方向调整座匹配位置的一端头处设有左右调节螺栓支撑轴移动槽和由此端头向内的匹配位置处设有左右转轴插入孔，左右方向调整座的此端头插入旋转轴固定座的对耳之间，左右调节螺栓支撑轴插入左右调节螺栓支撑轴插入孔和所夹的左右方向调整座上设有的左右调节螺栓支撑轴移动槽后另一端通过螺母固定，左右转轴插入左右转轴孔和左右转轴插入孔后另一端通过螺母固定，在左右调节螺栓支撑轴移动槽两侧面的左右方向调整座上设有直通左右调节螺栓支撑轴移动槽的左右调节螺栓螺纹孔，左右调节螺栓分别旋入左右调节螺栓螺纹孔中且左右调节螺栓前端分别能顶在左右调节螺栓支撑轴上；所述的前后移动调节机构由测头固定座、前后方向调整座和测头固定座转轴构成，测头固定座另一端夹住前后方向调整座一端且能通过测头固定座转轴与前后方向调整座的一端转动连接，测头固定座转轴另一端用螺母锁紧；所述的前后移动微调机构由前后调节螺栓、前后调节螺栓支撑轴、左右方向调整座、前后转轴和前后方向调整座构成，前后方向调整座另一端与左右方向调整座固定于设于左右方向调整座中部位置的夹耳尽部侧面设有的前后转轴处且前后方向调整座能绕前后转轴转动，前后转轴另一端用螺母锁紧；左右方向调整座另一端头的夹耳端部上设有用于插前后调节螺栓支撑轴的前后调节螺栓支撑轴插入孔，在前后方向调整座的中部的向外延伸端与左右方向调整座另一端头的夹耳端部相对应的侧面上设有前后调节螺栓支撑轴移动槽，前后调节螺栓支撑轴插入左右方向调整座的前后调节螺栓支撑轴插入孔和所夹的前后方向调整座的中部向外延伸端的前后调节螺栓支撑轴移动槽后通过螺母固定，在位于前后调节螺栓支撑轴移动槽两侧的前后方向调整座的中部的向外延伸端上设有前后调节螺栓旋入孔，前后调节螺栓分别旋进前后方向调整座的中部的向外延伸端上两侧所设有的前后调节螺栓旋入孔进入前后调节螺栓支撑轴移动槽中并能顶住前后调节螺栓支撑轴。
本实用新型的目的还可通过以下技术方案实现的所述的三维测量机旋转自定心综合式测头架，其特点为测头旋转轴与左右调向机构的旋转轴固定座转动连接。
本实用新型具有如下特点，本实用新型鉴于上述已有两种产品的使用缺陷，现设计了在原理、结构、加工上完全不同的全新方案，完全克服了上述产品的缺点，使用普通车床，平面磨床，内外圆磨床，快走丝设备以及几百元的生产成本就能使产品完全达到国外产品的指标，而且在操作、调整上全面优越于国外产品，经过持久使用证明，该方案原理确实可行，操作调整方便且故障率为零。另外，在使用调整时无需任何工具即可迅速完成操作。在具体测量机床身上标准校正块的配合下，反复前后、左右儿次调整，测针在工作前就可以调节到轴承套3的转动轴线上了。当测绘时测头架反复绕固定轴1转动，测针尖始终在旋转轴线上，从而达到调向灵活，免于重新设定检测基准的大量工作，加上可调节行程加大很多，对测针及测头中固定元件的加工精度可相应降低很多。本实用新型的机构主要应用于小型三次元设备中。用于对中小型工件的测绘，因为可使测头架尺寸大幅度减少，所以相应降低了贵重材料的体积和重量，具有结构简单、使用方便、调整精度高等特点。
图1为本实用新型的立体结构示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3为图2中的A-A剖视结构示意图。
图4为图2中的旋转轴固定座的立体结构示意图。
图5为图2中的左右方向调节座的立体结构示意图。
图6为图2中的前后方向调节座的立体结构示意图图7为图2中的测头固定座的主视结构示意图。
图8为图7的俯视结构示意图。
图9为本实用新型的各主要部件分解分布示意图。
图10为国内现有直杆式测头架的结构示意图。
图11为国外现有的能旋转的测头架的结构示意图。
图中测头旋转轴1，旋转轴固定座2，左右调节螺栓支撑轴3，左右转轴4，左右调节螺栓5，前后转轴6，左右方向调整座7，前后调节螺栓支撑轴8，前后调节螺栓9，前后方向调整座10，测头固定座转轴11，测头固定座12，针式测头13，测针14，左右调节螺栓支撑轴插入孔15，左右转轴孔16，左右调节螺栓支撑轴移动槽17，左右转轴插入孔18，左右调节螺栓螺纹孔19，前后调节螺栓支撑轴插入孔20，前后调节螺栓支撑轴移动槽21，前后调节螺栓旋入孔22。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的结构和工作原理及工作过程进行详细说明如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，包括测头旋转轴1、针式测头13和测针14，其特征在于还包括左右调向机构、前后移动调节机构和前后移动微调机构，测头旋转轴1与左右调向机构的旋转轴固定座2转动连接，测头旋转轴1还可以先与通用连接件固定连接，通用连接件如轴承座和轴承套及转轴、轴承等部件，通用连接件再与左右调向机构的旋转轴固定座2转动连接，这样的目的是本实用新型能适合不同尺寸规格的测量机，旋转轴固定座2外转动连接于测量机，左右调向机构的旋转轴固定座2和左右方向调整座7一端连接，左右调向机构的左右方向调整座7中部与前后移动调节机构的前后方向调整座10另一端连接，前后方向调整座10一端与测头固定座12另一端转动连接，左右调向机构的左右方向调整座7另一端头与前后方向调整座10的中部向外延伸端之间采用前后移动微调连接，测头固定座12一端与针式测头13固定连接，或者测头固定座12一端加有中间通用连接件再与针式测头13固定连接，加有中间通用连接件的目的是适应不同尺寸和形状的针式测头需要，针式测头装有测针14；所述的左右调向机构包括旋转轴固定座2、左右调节螺栓支撑轴3、左右转轴4和左右调节螺栓5及左右方向调整座7，旋转轴固定座2的对耳内端部相对侧设有左右调节螺栓支撑轴插入孔15和外端部相对侧设有左右转轴孔16，相应在左右方向调整座7匹配位置的一端头处设有左右调节螺栓支撑轴移动槽17和由此端头向内的匹配位置处设有左右转轴插入孔18，左右方向调整座7的此端头插入旋转轴固定座2的对耳之间，左右调节螺栓支撑轴3插入左右调节螺栓支撑轴插入孔15和所夹的左右方向调整座7上设有的左右调节螺栓支撑轴移动槽17后另一端通过螺母固定，左右转轴4插入左右转轴孔16和左右转轴插入孔18后另一端通过螺母固定，此时螺母是适宜紧地固定在左右转轴4另一端，这样当调节左右调节螺栓5时能使左右方向调整座7绕左右转轴4转动，转动到位再完全锁紧；在左右调节螺栓支撑轴移动槽17两侧面的左右方向调整座7上设有直通左右调节螺栓支撑轴移动槽17的左右调节螺栓螺纹孔19，左右调节螺栓5分别旋入左右调节螺栓螺纹孔19中且左右调节螺栓5前端分别能顶在左右调节螺栓支撑轴3上，通过两侧的左右调节螺栓5分别旋进入左右调节螺栓支撑轴移动槽17中的不同位移，达到使左右调节螺栓支撑轴3在左右调节螺栓支撑轴移动槽17中移动而使左右方向调整座7产生位移，达到左右方向调整目的，左右调节螺栓5的对锁使得调节完后左右调节螺栓支撑轴3和左右方向调整座7不再移动。所述的前后移动调节机构由测头固定座12、前后方向调整座10和测头固定座转轴11构成，测头固定座12另一端夹住前后方向调整座10一端且能通过测头固定座转轴11与前后方向调整座10的一端转动连接，测头固定座转轴11另一端用螺母锁紧；当前后方向调节时，旋松螺母测头固定座12绕测头固定座转轴11转动，当达到要求的角度后，旋紧螺母使测头固定座12与前后方向调整座10夹紧不动。所述的前后移动微调机构由前后调节螺栓9、前后调节螺栓支撑轴8、左右方向调整座7、前后转轴6和前后方向调整座10构成，前后方向调整座10另一端与左右方向调整座7固定于设于左右方向调整座7中部位置的夹耳尽部侧面设有的前后转轴6处且前后方向调整座10能绕前后转轴6转动，前后转轴6另一端用螺母锁紧；左右方向调整座7另一端头的夹耳端部上设有用于插前后调节螺栓支撑轴8的前后调节螺栓支撑轴插入孔20，在前后方向调整座10的中部的向外延伸端与左右方向调整座7另一端头的夹耳端部相对应的侧面上设有前后调节螺栓支撑轴移动槽21，前后调节螺栓支撑轴8插入左右方向调整座7的前后调节螺栓支撑轴插入孔20和所夹的前后方向调整座10的中部向外延伸端的前后调节螺栓支撑轴移动槽21后通过螺母固定，在位于前后调节螺栓支撑轴移动槽21两侧的前后方向调整座10的中部的向外延伸端上设有前后调节螺栓旋入孔22，前后调节螺栓9分别旋进前后方向调整座10的中部的向外延伸端上两侧所设有的前后调节螺栓旋入孔22进入前后调节螺栓支撑轴移动槽21中并能顶住前后调节螺栓支撑轴8。转动前后调节螺栓9，可作用于固定于左右方向调整座7上的前后调节螺栓支撑轴8，反作用力将推动前后调节螺栓9带动前后方向调整座10绕前后转轴6转动，当然前后转轴6另一端的螺母不能锁太紧否则不能微转，从而使测针可前后微调，调好后可完全锁紧；使测针针尖在使用前调整在测头旋转轴1的回转轴线上，当转动整个测头架旋转，使测针沿不同方向测绘时，其针尖始终在回旋轴线上的同一点上。
权利要求1.一种三维测量机旋转自定心综合式测头架，包括测头旋转轴(1)、针式测头(13)和测针(14)，其特征在于还包括左右调向机构、前后移动调节机构和前后移动微调机构，测头旋转轴(1)与左右调向机构的旋转轴固定座(2)连接，左右调向机构的旋转轴固定座(2)和左右方向调整座(7)一端连接，左右调向机构的左右方向调整座(7)中部与前后移动调节机构的前后方向调整座(10)另一端连接，前后方向调整座(10)一端与测头固定座(12)另一端转动连接，左右调向机构的左右方向调整座(7)另一端头与前后方向调整座(10)的中部向外延伸端之间采用前后移动微调连接，测头固定座(12)一端与针式测头(13)固定连接，针式测头内装有测针(13)；所述的左右调向机构包括旋转轴固定座(2)、左右调节螺栓支撑轴(3)、左右转轴(4)和左右调节螺栓(5)及左右方向调整座(7)，旋转轴固定座(2)的对耳内端部相对侧设有左右调节螺栓支撑轴插入孔(15)和外端部相对侧设有左右转轴孔(16)，相应在左右方向调整座(7)匹配位置的一端头处设有左右调节螺栓支撑轴移动槽(17)和由此端头向内的匹配位置处设有左右转轴插入孔(18)，左右方向调整座(7)的此端头插入旋转轴固定座(2)的对耳之间，左右调节螺栓支撑轴(3)插入左右调节螺栓支撑轴插入孔(15)和所夹的左右方向调整座(7)上设有的左右调节螺栓支撑轴移动槽(17)后另一端通过螺母固定，左右转轴(4)插入左右转轴孔(16)和左右转轴插入孔(18)后另一端通过螺母固定，在左右调节螺栓支撑轴移动槽(17)两侧面的左右方向调整座(7)上设有直通左右调节螺栓支撑轴移动槽(17)的左右调节螺栓螺纹孔(19)，左右调节螺栓(5)分别旋入左右调节螺栓螺纹孔(19)中且左右调节螺栓(5)前端分别能顶在左右调节螺栓支撑轴(3)上；所述的前后移动调节机构由测头固定座(12)、前后方向调整座(10)和测头固定座转轴(11)构成，测头固定座(12)另一端夹住前后方向调整座(10)一端且能通过测头固定座转轴(11)与前后方向调整座(10)的一端转动连接，测头固定座转轴(11)另一端用螺母锁紧；所述的前后移动微调机构由前后调节螺栓(9)、前后调节螺栓支撑轴(8)、左右方向调整座(7)、前后转轴(6)和前后方向调整座(10)构成，前后方向调整座(10)另一端与左右方向调整座(7)固定于设于左右方向调整座(7)中部位置的夹耳尽部侧面设有的前后转轴(6)处且前后方向调整座(10)能绕前后转轴(6)转动，前后转轴(6)另一端用螺母锁紧；左右方向调整座(7)另一端头的夹耳端部上设有用于插前后调节螺栓支撑轴(8)的前后调节螺栓支撑轴插入孔(20)，在前后方向调整座(10)的中部的向外延伸端与左右方向调整座(7)另一端头的夹耳端部相对应的侧面上设有前后调节螺栓支撑轴移动槽(21)，前后调节螺栓支撑轴(8)插入左右方向调整座(7)的前后调节螺栓支撑轴插入孔(20)和所夹的前后方向调整座(10)的中部向外延伸端的前后调节螺栓支撑轴移动槽(21)后通过螺母固定，在位于前后调节螺栓支撑轴移动槽(21)两侧的前后方向调整座(10)的中部的向外延伸端上设有前后调节螺栓旋入孔(22)，前后调节螺栓(9)分别旋进前后方向调整座(10)的中部的向外延伸端上两侧所设有的前后调节螺栓旋入孔(22)进入前后调节螺栓支撑轴移动槽(21)中并能顶住前后调节螺栓支撑轴(8)。
2.根据权利要求1所述的三维测量机旋转自定心综合式测头架，其特征在于测头旋转轴(1)与左右调向机构的旋转轴固定座(2)转动连接。
专利摘要本实用新型公开了一种三维测量机旋转自定心综合式测头架，包括测头旋转轴、针式测头和测针，特点为还包括左右调向机构、前后移动调节机构和前后移动微调机构，测头旋转轴与旋转轴固定座连接，旋转轴固定座和左右方向调整座一端连接，左右方向调整座中部与前后移动调节机构的前后方向调整座另一端连接，前后方向调整座一端与测头固定座另一端转动连接，左右方向调整座另一端头与前后方向调整座的中部向外延伸端之间采用前后移动微调连接，测头固定座一端与针式测头固定连接，针式测头内装有测针。转动左右转轴使测针左右移动；测针通过测头固定座转动达到前后方向调整，通过前后转轴实现前后微调。本实用新型的测头架尺寸较小，且调向灵活精确。
文档编号G01B7/016GK2879116SQ20062009501
公开日2007年3月14日 申请日期2006年1月10日 优先权日2006年1月10日
发明者翁清铿 申请人:翁清铿