本发明涉及空间三坐标精密测量技术领域，具体涉及一种非接触式面测量三坐标装置。
背景技术：
目前常用的三坐标测量方法中，有接触式测量方法和非接触式测量方法，其中非接触式测量方法中又有影像测量方法和激光测量方法；传统接触式测量无法检测物体的死角，并且当待测物体为柔性时，测量误差不可忽视，随之降低测量精度，而且，接触式测量为点测量，要通过测量较多的点位来与原始模型进行比较分析，过程繁琐，速度慢，现有的非接触式测量技术测量往往不能一次性完成复杂零件的测量和模型建立。现有的激光三角法测量的精度容易收到光学元件本身的精度、环境温度、激光束的光强和直径大小以及被测物表面特征的影响，并且不能同时进行多点测量。非接触式面测量三坐标装置方法主要是指基于光学原理，采用面测量的测量方法。通常非接触式面测量通过三坐标装置控制ccd相机镜头及投影机镜头处于多个平面坐标采集点进行数据采集，进而进行数据处理，而现有的三坐标装置在x轴和y轴方向通过设置不同的电机和传动机构进行驱动，为保证位置控制精度高，使得电机和传动机构的控制精度非常高，传动结构复杂，装置成本高，并且多独立驱动机构易造成整体的控制精度相对较差，同时，不同方向的驱动一般不同步，使得在数据采集使速度较慢，工作效率较低。
因此，为解决以上问题，需要一种非接触式面测量三坐标装置，驱动结构简单，装置成本低，控制精度高，利于提高测量效率，适用于非接触式面测量。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供非接触式面测量三坐标装置，驱动结构简单，装置成本低，控制精度高，利于提高测量效率，适用于非接触式面测量。
本发明的非接触式面测量三坐标装置，包括底板、沿纵向滑动安装于底板上的龙门架、沿横向滑动安装于龙门架横梁上的滑块、固定于滑块的ccd相机镜头及投影机镜头和用于驱动龙门架及滑块滑动的驱动系统；所述驱动系统包括电机、用于驱动龙门架滑动的纵向传动机构和用于驱动滑块的横向传动机构，所述电机的转轴与所述纵向传动机构驱动连接，所述横向传动机构用于使滑块与龙门架联动。
进一步，所述底板上表面沿纵向设置有导向槽，所述导向槽为两个并沿横向并列分布，所述纵向驱动机构包括分设于不同导向槽的传动带、用于驱动传动带的驱动辊和用于驱动不同导向槽内驱动辊的驱动轴，所述驱动轴横向穿过两导向槽并伸出底板形成动力输入段，所述动力输入段通过一组减速齿轮与电机转轴驱动连接；所述传动带的表面固定设置有柔性磁带，所述龙门架的两支腿底部固定设置有磁性垫并分别适性嵌入导向槽内与柔性磁带吸附固定。
进一步，所述龙门架的横梁中间沿纵向凸出形成弯折段，所述横向传动机构包括转动设置于龙门架一支腿内的竖向传动杆、两端分别转动安装于弯折段形成的凹槽侧壁的横向驱动丝杠、用于驱动竖向传动杆转动的转动驱动组件和用于驱动滑块横向移动的横向驱动组件；所述转动驱动组件包括沿周向固定外套于竖向传动杆的驱动齿轮和沿纵向固定设置于底板的齿条，所述驱动齿轮与齿条啮合并将龙门架的平动转化为竖向传动杆的转动，所述竖向传动杆上端通过万向节与横向驱动丝杠传动配合；所述横向驱动组件包括固定于滑块的拨叉、螺纹外套于横向驱动丝杠并横向推动拨叉的推块、外套于横向驱动丝杠对拨叉施加与推块相反力的预紧弹簧和用于防止推块转动的限位杆。
进一步，所述龙门架的支腿侧面凹陷形成用于容纳驱动齿轮的容纳槽，所述驱动齿轮以沿竖向传动杆周向固定而轴向滑动的方式外套于竖向传动杆，所述竖向传动杆通过轴向移动以实现与词条啮合或分离。
进一步，所述竖向传动杆和横向驱动丝杠之间设置有斜向传动杆，所述斜向传动杆的两端分别设置万向节并与竖向传动杆和横向驱动丝杠传动配合。
进一步，所述拨叉上形成外绕于横向驱动丝杠的u形槽。
进一步，还包括竖向调节杆，所述竖向调节杆沿竖向贯穿滑块并以高度可调的方式安装于滑块，所述ccd相机镜头及投影机镜固定于竖向调节杆的下端。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种非接触式面测量三坐标装置，通过将龙门架的底部通过磁性垫固定于底板上设置有柔性磁带的传动带，电机驱动传动带转动，进而驱动龙门架沿纵向滑动实现x轴方向的位置控制，而龙门架通过磁力安装于底板，利于x轴方向初始位置调节，并且调节放方便，而滑块与龙门架联动的传动比可通过需求设置，滑块与龙门架直接联动，利于同步驱动，控制精度高，驱动结构简单，装置成本低，控制精度高，利于提高测量效率，适用于非接触式面测量；并且装置的x轴方向和y轴方向的初始位置可调，方便使用；
同时，测量对象不受限，可用于各种形貌的待测物体三维重建；可用于长时间的恶劣条件，或者无法进行接触测量的情况；直接在线测量，并且通过数字光栅使得测量速度快、操作方便；三维点云通过坐标变换直接获得，不需要进行数据拼接，具有高的测量精度；易于信息集成和管理，可实现智能检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，如图所示，本实施例中的非接触式面测量三坐标装置；包括底板1、沿纵向滑动安装于底板1上的龙门架2、沿横向滑动安装于龙门架2横梁上的滑块3、固定于滑块3的ccd相机镜头及投影机镜头和用于驱动龙门架2及滑块3滑动的驱动系统；所述驱动系统包括电机、用于驱动龙门架2滑动的纵向传动机构和用于驱动滑块3的横向传动机构，所述电机的转轴与所述纵向传动机构驱动连接，所述横向传动机构用于使滑块3与龙门架2联动；所述底板1上表面沿纵向设置有导向槽4，所述导向槽4为两个并沿横向并列分布，所述纵向驱动机构包括分设于不同导向槽4的传动带5、用于驱动传动带5的驱动辊和用于驱动不同导向槽4内驱动辊7的驱动轴6，所述驱动轴6横向穿过两导向槽4并伸出底板1形成动力输入段6a，所述动力输入段6a通过一组减速齿轮8与电机9转轴驱动连接；所述传动带5的表面固定设置有柔性磁带，所述龙门架2的两支腿底部固定设置有磁性垫10并分别适性嵌入导向槽4内与柔性磁带吸附固定；通过将龙门架2的底部通过磁性垫10固定于底板1上设置有柔性磁带的传动带5，电机9驱动传动带5转动，进而驱动龙门架2沿纵向滑动实现x轴方向的位置控制，而龙门架2通过磁力安装于底板1，利于x轴方向初始位置调节，并且调节放方便，而滑块3与龙门架2联动的传动比可通过需求设置，滑块3与龙门架2直接联动，利于同步驱动，所述电机9为现有的伺服电机9，控制精度高，驱动结构简单，装置成本低，控制精度高，利于提高测量效率，适用于非接触式面测量；横向驱动机构可为现有的驱动机构，在此不再赘述。
本实施例中，所述龙门架2的横梁中间沿纵向凸出形成弯折段11，所述横向传动机构包括转动设置于龙门架2一支腿内的竖向传动杆12、两端分别转动安装于弯折段11形成的凹槽13侧壁的横向驱动丝杠14、用于驱动竖向传动杆12转动的转动驱动组件和用于驱动滑块3横向移动的横向驱动组件；所述转动驱动组件包括沿周向固定外套于竖向传动杆12的驱动齿轮15和沿纵向固定设置于底板1的齿条16，所述驱动齿轮15与齿条16啮合并将龙门架2的平动转化为竖向传动杆12的转动，所述竖向传动杆12上端通过万向节17与横向驱动丝杠14传动配合；所述横向驱动组件包括固定于滑块3的拨叉18、螺纹外套于横向驱动丝杠14并横向推动拨叉18的推块19、外套于横向驱动丝杠14对拨叉18施加与推块19相反力的预紧弹簧20和用于防止推块19转动的限位杆21；传动稳定，结构紧凑。
本实施例中，所述龙门架2的支腿侧面凹陷形成用于容纳驱动齿轮15的容纳槽22，所述驱动齿轮15以沿竖向传动杆12周向固定而轴向滑动的方式外套于竖向传动杆12，所述竖向传动杆12通过轴向移动以实现与词条啮合或分离；通过向上移动驱动齿轮15使其与齿条16分离，利于独立调节y轴向方向的初始位置，结构简单调节方便。
本实施例中，所述竖向传动杆12和横向驱动丝杠14之间设置有斜向传动杆，所述斜向传动杆23的两端分别设置万向节17并与竖向传动杆12和横向驱动丝杠14传动配合。
本实施例中，所述拨叉18上形成外绕于横向驱动丝杠14的u形槽；驱动稳定，避免卡止。
本实施例中，还包括竖向调节杆24，所述竖向调节杆24沿竖向贯穿滑块3并以高度可调的方式安装于滑块3，所述ccd相机镜头及投影机镜固定于竖向调节杆24的下端；所述滑块3上设置有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉通过旋转轴向运动并顶压于竖向调节杆24的侧壁实现固定。
本实施例中，还包括一种非接触式面测量三坐标装置的工作方法，包括以下步骤：
(1)对上述三坐标装置进行坐标原点的设置，建立参考坐标系。
(2)对工业ccd相机进行初始化标定，使得待测物体图像传递至相机，来确定的内部参数及畸变系数；
(3)通过变化横梁的x方向位置以及测量平台的y向调整，根据不同高度的待测物，选取不同高度和角度的投影点和相机图像采集点，进行多位置点的测量及数据采集；
(4)提取有效区域的图像进行综合处理，根据光学三角原理获得众多待测物体三维点云数据，通过不同位置的信息综合处理，重建待测物的实际三维轮廓。
其中步骤(2)中，优选地，使用三组不同频率的四步相位作为光栅图像相位主值得计算方法；优选地，采用基于相位误差查找表的通用相位误差补偿算法来减小光栅图像非正弦化而引起的相位误差；测量对象不受限，可用于各种形貌的待测物体三维重建；可用于长时间的恶劣条件，或者无法进行接触测量的情况；直接在线测量，并且通过数字光栅使得测量速度快、操作方便；三维点云通过坐标变换直接获得，不需进行数据拼接，具有高的测量精度；易于信息集成和管理，可实现智能检测
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。