本发明涉及大齿轮检测设备。
背景技术：
齿轮是极其重要的传动零件。一般将直径超过500mm的齿轮，称为大齿轮。其中，直径在3000mm以上的齿轮，称为特大齿轮。大齿轮是大型装备的关键零件。大齿轮的加工设备，进展很大。大齿轮测量设备，尤其是特大齿轮的测量设备，相对而言，显得非常滞后，甚至缺乏必要手段。
大齿轮的测量，如果采用常规的测量方法，首先面对的就是测量设备的结构、体积增大。这带来了巨大的问题。用展成法测量，需要高精度的长导轨，制作非常困难。至于大型转台在承载超大齿轮的情况下，精密转动，更是困难。仅仅将笨重的大齿轮成品放置于精密测量设备的工作台，都是巨大的挑战。总而言之，大齿轮的测量，至今还是一个技术难题。详见石照耀、林虎、林家春、张白《大齿轮测量：现状与趋势》，《机械工程学报》2013年5月，49卷10期，p35。
全站仪是应用极广的测绘仪器。全站仪整体结构分为两大部分：基座和照准部。照准部的望远镜，可以在水平面内和垂直面内进行3600旋转，便于照准目标。基座用于仪器的整平和三脚架的连接。全站仪的合作目标以棱镜最为常见。其中，三棱镜一般由基座与三脚架连接安装，单棱镜常用对中杆及支架安装。详见李泽球主编，武汉理工大学出版社2012年7月出版之《全站仪测量技术》，2.1节，p14-p15。
全站仪可以在测站点对某目标点同时进行测距和测角，获得距离S、水平角γ、垂直角α三个基本数据。测距仪
测量时，在测站点，全站仪对中整平，在目标点，棱镜对中整平。当望远镜照准目标时，全站仪的水平度盘度和垂直度盘分别给出目标点相对测站点的水平角和垂直角。李泽球主编，武汉理工大学出版社2012年7月出版之《全站仪测量技术》，1.2节，p7-p9，介绍了编码度盘、光栅度盘、动态度盘等三种度盘。
全站仪在望远镜内内置红外发生器和接收器，可以发射和望远镜光轴同轴的红外光。如果有免棱镜测量功能的全站仪，望远镜内还内置激光器，可以发射和望远镜光轴同轴的可见红色激光。通过测量光波在待测距离上的往返时间，即可获得被测距离。见何保喜主编，黄河水利出版社2005年8月出版之《全站仪测量技术》p23、p27。
何保喜主编，黄河水利出版社2005年8月出版之《全站仪测量技术》第二章第二节，介绍了目前全站仪的测距原理，主要是脉冲法、相位法测距，都需要对应的复杂的电子系统。脉冲法测距，直接测定测距仪发出的脉冲往返被测距离的时间。根据叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p8，用于计时的时钟频率即便有极微小的误差，也会导致很大的测量误差。比如时钟频率为100MHz，即便有±1Hz的频率误差，测距误差也将达到±1.5m。所以脉冲法测量精度低，主要用于远程低精度测量。相位法测距，其原理是通过测量连续的调制信号在待测距离上往返产生的相位变化来间接测定传播时间，从而求得传播距离。相位法测距，涉及复杂的控制和运算，比如测尺转换和控制、光路转换控制，减光自动控制，测相节奏（时序控制）、相位距离换算、粗精尺距离衔接运算等等（见叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p15）。测量的电子系统远比脉冲法复杂。由此会导致很多问题。叶晓明、凌模著，武汉大学出版社2004年3月出版之《全站仪原理误差》p42第3章进行了分析，比如电路中的同频光电窜扰信号导致的周期误差，内部石英晶体振荡器受温度影响导致的误差。李广云、李宗春主编，测绘出版社2011年1月出版之《工业测量系统原理与应用》p134，也提及实际测距频率和设计频率不一致导致的测距误差问题。
有一个问题对测距精度至关重要，无论脉冲测距或者相位测距，其测距精度都取决于对大气中的光速的精确测量。而实际测量过程中，光速受到大气温度、湿度、气压等情况影响，需要事先测量这些气象参数，并进行相关的气象改正。根据李泽球主编，武汉理工大学出版社2012年7月出版之《全站仪测量技术》p22，全站仪的气象改正还与该全站仪所用测距光波的波长有关。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种测量精确、操作方便的大齿轮检测设备。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之一如下：本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有一号主观测装置，一号主观测装置为一望远镜，其视准轴称为一号主观测线，一号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在一号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于一号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与一号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有一号副观测装置，一号副观测装置为一望远镜，其视准轴称为一号副观测线，一号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，一号主观测线和一号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台、主横轴和副轴的旋转均为手动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头；主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有平面镜，每个外表面上的平面镜上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之二如下：本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有二号主观测装置，二号主观测装置为一望远镜，其视准轴称为二号主观测线，二号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在二号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于二号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与二号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有二号副观测装置，二号副观测装置为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为二号副观测线，二号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，二号主观测线和二号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台和主横轴的旋转为手动，副轴的旋转为电动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头；主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有平面镜，每个外表面上的平面镜上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之三如下：本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有三号主观测装置，三号主观测装置为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为三号主观测线，三号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在三号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于三号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与三号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有三号副观测装置，三号副观测装置为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为三号副观测线，三号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，三号主观测线和三号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台、主横轴和副轴的旋转均为电动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头；主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有平面镜，每个外表面上的平面镜上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之四如下：本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有四号主观测装置，四号主观测装置为一激光器，其光轴称为四号主观测线，四号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在四号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于四号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与四号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有四号副观测装置，四号副观测装置为一激光器，其光轴称为四号副观测线，四号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，四号主观测线和四号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，在副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台、主横轴和副轴的旋转均为手动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头，主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有PSD传感器，每个外表面上的PSD传感器的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之五如下：本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有五号主观测装置，五号主观测装置为一激光器，其光轴称为五号主观测线，五号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在五号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于五号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与五号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有五号副观测装置，五号副观测装置为一激光器，其光轴称为五号副观测线，五号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，五号主观测线和五号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台和主横轴的旋转为手动，副轴的旋转为电动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头，主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有PSD传感器，每个外表面上的PSD传感器的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
为达到上述目的，本发明采取技术方案之六如下：本发明包括检测装置和工作目标；本发明包括检测装置和工作目标；所述检测装置具有基座、水平回转平台、支架和竖轴，支架固定在水平回转平台上，竖轴与基座固定连接，水平回转平台处于基座上且围绕竖轴的轴心线旋转，支架上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴，主横轴的轴心线与竖轴的轴心线相交，形成主交点，在主横轴上固定有六号主观测装置，六号主观测装置为一激光器，其光轴称为六号主观测线，六号主观测线通过主交点且垂直于主横轴的轴心线，在六号主观测装置上设置连杆，连杆的轴心线经过主交点且垂直于六号主观测线，在连杆上设有轴架，轴架上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴，副轴的轴心线与六号主观测线成空间垂直，且与连杆的轴心线垂直相交，形成副交点，在副轴上固定有六号副观测装置，六号副观测装置为一激光器，其光轴称为六号副观测线，六号副观测线通过副交点且垂直于副轴的轴心线，六号主观测线和六号副观测线处于同一平面；竖轴与水平回转平台之间安装有水平度盘，主横轴和支架相应部位之间安装主度盘，副轴和轴架相应部位之间安装副度盘；上述水平回转平台、主横轴和副轴的旋转均为电动；所述工作目标具有主体，主体的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头，主体的顶面上设有一个多面体，多面体的每个外表面上固定有PSD传感器，每个外表面上的PSD传感器的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头球心的相互位置关系是确定的；使用时，工作目标的三根支撑杆上的球状触头抵在大齿轮齿面上。
本发明具有如下积极效果：本发明的测试设备相对比较简单，测试过程简单且易于掌握，数据处理软件编程简单，测试精度高；电子设备大大简化，外界环境对于电子系统的不利影响大大减少；本发明的测距过程，和光速无关，测量时，就无需再测量温度、气压、湿度等大气情况，更适应野外环境。本发明能大大简化对光电测距系统的检定。
附图说明
图1是实施例1的示意图。
图2是图2的简易侧视图（省略副观测装置）。
图3是实施例1的角度测量示意图。
图4是实施例2的示意图。
图5是图4的简易侧视图（省略副观测装置）。
图6是实施例2的角度测量示意图。
图7是实施例3的示意图。
图8是图7的简易侧视图（省略副观测装置）。
图9是实施例3的角度测量示意图。
图10是实施例4的示意图。
图11是图10的简易侧视图（省略副观测装置）。
图12是实施例4的角度测量示意图。
图13是实施例5的示意图。
图14是图13的简易侧视图（省略副观测装置）。
图15是实施例5的角度测量示意图。
图16是实施例6的示意图。
图17是图16的简易侧视图（省略副观测装置）。
图18是实施例6的角度测量示意图。
具体实施方式
实施例1
见图1至图3，实施例1包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有一号主观测装置6-1，一号主观测装置6-1为一望远镜，其视准轴称为一号主观测线6-1a，一号主观测线6-1a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在一号主观测装置6-1上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于一号主观测线6-1a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与一号主观测线6-1a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有一号副观测装置7-1，一号副观测装置7-1为一望远镜，其视准轴称为一号副观测线7-1a，一号副观测线7-1a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，一号主观测线6-1a和一号副观测线7-1a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度，主度盘11用于测量一号主观测线6-1a与竖轴9的轴心线9a之间的夹角即垂直角α的大小，副度盘12用于测量一号副观测线7-1a与连杆13的轴心线13a之间的夹角即摆角β的大小。
上述水平回转平台2、主横轴5和副轴8的旋转均为手动。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22；主体21的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有平面镜24，每个外表面上的平面镜24上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定的。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，一号主观测装置6-1和一号副观测装置7-1能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动一号主观测装置6-1作俯仰，一号主观测装置6-1通过连杆13带动一号副观测装置7-1作俯仰，副轴8的旋转带动一号副观测装置7-1转动，一号主观测线6-1a和一号副观测线7-1a处于同一平面，一号副观测线7-1a在上述平面中转动，由此，一号主观测线6-1a和一号副观测线7-1a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。测量员操作一号主观测装置6-1，人工瞄准合作目标上平面镜24上的第一个标识点，使得第一个标识点位于一号主观测线6-1a上。水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后测量员再调整一号副观测装置7-1，人工瞄准合作目标上第一个标识点，使得第一个标识点位于一号副观测线7-1a上，此时，一号主观测线6-1a和一号副观测线7-1a交会于该第一个标识点，副度盘12给出摆角β的值，完成该点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得第一个标识点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个标识点相对主交点的坐标。以此类推，确定平面镜24上第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
实施例2
见图4至图6，实施例2包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有二号主观测装置6-2，二号主观测装置6-2为一望远镜，其视准轴称为二号主观测线6-2a，二号主观测线6-2a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在二号主观测装置6-2上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于二号主观测线6-2a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与二号主观测线6-2a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有二号副观测装置7-2，二号副观测装置7-2为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为二号副观测线7-2a，二号副观测线7-2a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，二号主观测线6-2a和二号副观测线7-2a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度。主度盘11用于测量二号主观测线6-2a与竖轴9的轴心线9a之间的垂直角α的大小。副度盘12用于测量二号副观测线7-2a与连杆13的轴心线13a之间的摆角β的大小。
上述水平回转平台2的旋转为手动，主横轴5的旋转为手动，副轴8的旋转由电机驱动，电机或是伺服电机或是超声电机。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22；主体21的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有平面镜24，每个外表面上的平面镜24上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定的。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，二号主观测装置6-2和二号副观测装置7-2能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动二号主观测装置6-2作俯仰，二号主观测装置6-2通过连杆13带动二号副观测装置7-2作俯仰，副轴8的旋转带动二号副观测装置7-2转动，二号主观测线6-2a和二号副观测线7-2a处于同一平面，二号副观测线7-2a在上述平面中转动，由此，二号主观测线6-2a和二号副观测线7-2a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。测量员操作二号主观测装置6-2，人工瞄准合作目标上平面镜24上第一个标识点，使得第一个标识点位于二号主观测线6-2a上，水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后，二号副观测装置7-2由电机驱动，在二号副观测装置7-2内置的CCD数字相机反馈信号控制下，自动瞄准合作目标上平面镜第一个标识点，使得第一个标识点位于一号副观测线7-2a上。此时，二号主观测线6-2a和二号副观测线7-2a交会于该第一个标识点，副度盘12给出摆角β的值，完成该点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得第一个标识点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个标识点相对主交点的坐标。以此类推，确定平面镜24上第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
实施例3
见图7至图9，实施例3包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有三号主观测装置6-3，三号主观测装置6-3为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为三号主观测线6-3a，三号主观测线6-3a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在三号主观测装置6-3上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于三号主观测线6-3a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与三号主观测线6-3a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有三号副观测装置7-3，三号副观测装置7-3为一内置CCD数字相机的望远镜，其视准轴称为三号副观测线7-3a，三号副观测线7-3a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，三号主观测线6-3a和三号副观测线7-3a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度，主度盘11用于测量三号主观测线6-3a与竖轴9的轴心线9a之间的夹角即垂直角α的大小，副度盘12用于测量三号副观测线7-3a与连杆13的轴心线13a之间的夹角即摆角β的大小。
上述水平回转平台2、主横轴5和副轴8的旋转分别由各自电机独立驱动，电机是伺服电机或超声电机。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22；主体21的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有平面镜24，每个外表面上的平面镜24上设有三个标识点，所有标识点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定的。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，三号主观测装置6-3和三号副观测装置7-3能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动三号主观测装置6-3作俯仰，三号主观测装置6-3通过连杆13带动三号副观测装置7-3作俯仰，副轴8的旋转带动三号副观测装置7-3转动，三号主观测线6-3a和三号副观测线7-3a处于同一平面，三号副观测线7-3a在上述平面中转动，由此，三号主观测线6-3a和三号副观测线7-3a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。水平回转平台2由其电机驱动，主横轴5由其电机驱动，在三号主观测装置6-3内置的CCD数字相机反馈信号控制下，三号主观测装置6-3自动瞄准合作目标上平面镜24第一个标识点，使得第一个标识点位于三号主观测线6-3a上，水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后副轴8由其电机驱动，在三号副观测装置7-3内置的CCD数字相机反馈信号控制下，三号副观测装置7-3自动瞄准合作目标上平面镜第一个标识点，使得第一个标识点位于三号副观测线7-3a上。此时，三号主观测线6-3a和三号副观测线7-3a交会于该第一个标识点，副度盘12给出摆角β的值，完成该点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得第一个标识点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个标识点相对主交点的坐标。以此类推，确定平面镜24上第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
实施例4
见图10至图12，实施例4包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有四号主观测装置6-4，四号主观测装置6-4为一激光器，其光轴称为四号主观测线6-4a，四号主观测线6-4a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在四号主观测装置6-4上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于四号主观测线6-4a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与四号主观测线6-4a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有四号副观测装置7-4，四号副观测装置7-4为一激光器，其光轴称为四号副观测线7-4a，四号副观测线7-4a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，四号主观测线6-4a和四号副观测线7-4a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，在主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，在副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度，主度盘11用于测量四号主观测线6-4a与竖轴9的轴心线9a之间的夹角即垂直角α的大小，副度盘12用于测量四号副观测线7-4a与连杆13的轴心线13a之间的夹角即摆角β的大小。
上述水平回转平台2、主横轴5和副轴8的旋转均为手动。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22，主体20的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有PSD传感器25，每个外表面上的PSD传感器25的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，四号主观测装置6-4和四号副观测装置7-4能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动四号主观测装置6-4作俯仰，四号主观测装置6-4通过连杆13带动四号副观测装置7-4作俯仰，副轴8的旋转带动四号副观测装置7-4转动，四号主观测线6-4a和四号副观测线7-4a处于同一平面，四号副观测线7-4a在上述平面中转动，由此，四号主观测线6-4a和四号副观测线7-4a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。测量时，打开四号主观测装置6-4，关闭四号副观测装置7-4。测量员操作四号主观测装置6-4，根据PSD传感器25*i反馈信号，人工瞄准PSD传感器25上第一个指定点，使得第一个指定点位于四号主观测线6-4a上，水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后，关闭四号主观测装置6-4，打开四号副观测装置7-4，测量员再调整四号副观测装置7-4，根据该PSD传感器25的反馈信号，人工瞄准第一个指定点，使得第一个指定点位于四号副观测线7-4a上，此时，四号主观测线6-4a和四号副观测线7-4a交会于第一个指定点，副度盘12给出摆角β的值，完成该指定点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得该指定点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个指定点相对主交点的坐标。以此类推，确定工作目标PSD传感器25上第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
实施例5
见图13至图15，实施例5包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有五号主观测装置6-5，五号主观测装置6-5为一激光器，其光轴称为五号主观测线6-5a，五号主观测线6-5a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在五号主观测装置6-5上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于五号主观测线6-5a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与五号主观测线6-5a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有五号副观测装置7-5，五号副观测装置7-5为一激光器，其光轴称为五号副观测线7-5a，五号副观测线7-5a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，五号主观测线6-5a和五号副观测线7-5a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，在主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，在副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度，主度盘11用于测量五号主观测线6-5a与竖轴9的轴心线9a之间的夹角即垂直角α的大小，副度盘12用于测量五号副观测线7-5a与连杆13的轴心线13a之间的夹角即摆角β的大小。
上述水平回转平台2和主横轴5的旋转为手动，副轴8的旋转由电机驱动，电机是伺服电机或超声电机。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22，主体20的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有PSD传感器25，每个外表面上的PSD传感器25的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，五号主观测装置6-5和五号副观测装置7-5能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动五号主观测装置6-5作俯仰，五号主观测装置6-5通过连杆13带动五号副观测装置7-5作俯仰，副轴8的旋转带动五号副观测装置7-5转动，五号主观测线6-5a和五号副观测线7-5a处于同一平面，五号副观测线7-5a在上述平面中转动，由此，五号主观测线6-5a和五号副观测线7-5a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。测量时，打开五号主观测装置6-5，关闭五号副观测装置7-5。测量员操作五号主观测装置6-5，根据工作目标PSD传感器25的反馈信号，人工瞄准PSD传感器25上第一个指定点，使得第一个指定点位于五号主观测线6-5a上，水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后，关闭五号主观测装置6-5，打开五号副观测装置7-5。五号副观测装置7-5由电机驱动，在上述PSD传感器25的反馈信号控制下，自动瞄准第一个指定点，使得第一个指定点位于五号副观测线7-5a上，此时，五号主观测线6-5a和五号副观测线7-5a交会于第一个指定点，副度盘12给出摆角β的值，完成该点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得第一个指定点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个指定点相对主交点的坐标。以此类推，确定该PSD传感器25上的第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
实施例6
见图16至图18，实施例6包括检测装置和工作目标。所述检测装置具有基座1、水平回转平台2、支架4和竖轴9，支架4固定在水平回转平台2上，竖轴9与基座1固定连接，水平回转平台2处于基座1上且围绕竖轴9的轴心线9a旋转，支架4上设有水平的且能围绕自身轴心线进行旋转的主横轴5，主横轴5的轴心线5a与竖轴9的轴心线9a相交，形成主交点。在主横轴5上固定有六号主观测装置6-6，六号主观测装置6-6为一激光器，其光轴称为六号主观测线6-6a，六号主观测线6-6a通过主交点且垂直于主横轴5的轴心线5a。在六号主观测装置6-6上设置连杆13，连杆13的轴心线13a经过主交点且垂直于六号主观测线6-6a，在连杆13上设有轴架10，轴架10上设有能围绕自身轴心线进行旋转的副轴8，副轴8的轴心线8a与六号主观测线6-6a成空间垂直，且与连杆13的轴心线13a垂直相交，形成副交点。在副轴8上固定有六号副观测装置7-6，六号副观测装置7-6为一激光器，其光轴称为六号副观测线7-6a，六号副观测线7-6a通过副交点且垂直于副轴8的轴心线8a，六号主观测线6-6a和六号副观测线7-6a处于同一平面。竖轴9与水平回转平台2之间安装有水平度盘3，在主横轴5和支架4相应部位之间安装主度盘11，在副轴8和轴架10相应部位之间安装副度盘12。水平度盘3用于测量水平回转平台2的回转角度，主度盘11用于测量六号主观测线6-6a与竖轴9的轴心线9a之间的夹角即垂直角α的大小，副度盘12用于测量六号副观测线7-6a与连杆13的轴心线13a之间的夹角即摆角β的大小。
上述水平回转平台2、主横轴5和副轴8的旋转各由电机驱动，电机是伺服电机或超声电机。
所述工作目标具有主体20，主体20的底面上设有成三角形分布的三根支撑杆21，每根支撑杆的杆端上固定有球状触头22，主体20的顶面上设有一个多面体23，多面体23的每个外表面上固定有PSD传感器25，每个外表面上的PSD传感器25的光敏面上设有三个指定点；所有指定点与三个球状触头22球心的相互位置关系是确定。使用时，工作目标的三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上。
在水平回转平台2的作用下，六号主观测装置6-6和六号副观测装置7-6能同步水平回转。主横轴5的旋转能带动六号主观测装置6-6作俯仰，六号主观测装置6-6通过连杆13带动六号副观测装置7-6作俯仰，副轴8的旋转带动六号副观测装置7-6转动，六号主观测线6-6a和六号副观测线7-6a处于同一平面，六号副观测线7-6a在上述平面中转动，由此，六号主观测线6-6a和六号副观测线7-6a能在被测点交会。
本实施例还具有电源部分、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等。
本实施例的使用方法和检测过程如下：大齿轮19置于地面，检测装置安放在大齿轮19外，将工作目标置于大齿轮齿面某处，三根支撑杆21上的球状触头22抵在大齿轮齿面上成相切状，使得工作目标的多面体23的某个面可以正对检测装置。测量时，打开六号主观测装置6-6，关闭六号副观测装置7-6。水平回转平台由其电机驱动，主横轴5由其电机驱动，在工作目标的PSD传感器25的反馈信号控制下，六号主观测装置6-6自动瞄准PSD传感器25上第一个指定点，使得第一个指定点位于主观测线6-6a上，水平度盘3给出水平回转平台2的回转角度，主度盘11给出垂直角α的值。之后，关闭六号主观测装置6-6，打开六号副观测装置7-6，六号副观测装置7-6由电机驱动，在上述PSD传感器25的反馈信号控制下，自动瞄准第一个指定点，使得第一个指定点位于副观测线7-6a上。此时，六号主观测线6-6a和六号副观测线7-6a交会于第一个指定点，副度盘12给出摆角β的值，完成该指定点测量。根据摆角β的值、已知的主交点和副交点的距离h的值，最后通过数据处理部分获得该指定点与主交点距离S的值。再结合水平回转平台2的回转角度及垂直角α，即可确定第一个指定点相对主交点的坐标。以此类推，确定该PSD传感器上第二个指定点、第三个指定点的坐标位置。此时和大齿轮齿面相切的三个球状触头22球心的坐标位置得以确定。将工作目标移动到大齿轮齿面另外若干处位置，重复上述过程，可以获得各处和大齿轮齿面相切的球状触头22球心的坐标位置，通过数据处理部分可确定大齿轮各项精度。
上述实施例中提到内置CCD数字相机望远镜，可见何保喜主编，黄河水利出版社2005年8月出版之《全站仪测量技术》第二章。另见梅文胜、杨红著，武汉大学出版社2011年11月出版之《测量机器人开发与应用》第2章。