专利名称：一种精密坐标测量方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于精密测量仪器领域，它能为计算机系统提供精确的被测物体形状的三维坐标数值。
背景技术：
现有的三坐标精密测量装置工作原理如图2所示，位于悬杆3下端的球形探头1，用于在与被测物体2接触的瞬时输出一接触信号，系统把悬杆3的铅垂方向坐标信号和纵向横向坐标信号输入计算机，悬杆3带着其下端的球形探头1沿纵向和横向移动，使球形探头1与被测物体2的外表面全接触一遍后，被测物体形状的三维坐标数值就被全部录入计算机。由于被测物体的形状可能千变万化，尽管球形探头1可能做得很小，也会发生因球形探头1与被测物体2的接触部位不同而发生的三个方向坐标测量误差。例如当球形探头1与水平表面接触时是球形探头1的底部工作，而当球形探头1与倾斜表面接触时是球形探头1的斜下部工作。此误差的存在影响了测量精度。
发明内容
为了克服现有的三坐标精密测量装置存在因球形探头工作部位不同而发生测量误差的缺陷，提供一种能纠正该测量误差的坐标测量方法及其装置。本发明是通过下述方案予以实现的一种精密坐标测量方法，它包括悬吊杆4和球体5，它是利用球体5表面上已知位置的至少四个点，通过测出被测点A与上述四点的距离或者与距离相关的物理量来求得被测点A的坐标位置。因为在球体表面上已知四个点的坐标位置，如果另一个未知点与上述四个点的距离确定，那么这个未知点的位置是确定的，也是唯一的。在本方法中未知点就是被测点A，求出被测点A的位置坐标后，通过补偿运算就能纠正测量误差。
本发明还提供了一种应用上述测量方法的精密坐标测量装置，它由悬吊杆4、球体5、电阻测量装置6和电源11组成，球体5的表面上设置有一层厚度均匀的导电层5-1，该导电层5-1是非良导体，球体5的表面上设置有至少四个电阻测点，电阻测点7、电阻测点8、电阻测点9和电阻测点10分别与电阻测量装置6的四个输入端相连接，电阻测量装置6的另一个输入端与电源11的一极相连。本发明的测量装置在使用时把被测物体2与电源11的另一极相连，如此设置当被测物体2与球体5在A处相接触时，就会形成由电源11、被测物体2、球体5和电阻测量装置6组成的导电回路，因为从接触点A处到四个电阻测点的弧长距离不一样，而导电层5-1是非良导体，所以从接触点A处到四个电阻测点的电阻阻值都不同，都可以被电阻测量装置6测出。从反方向推导，通过所测得阻值的不同即能确定被测物体2与球体5的接触点在球体5上的位置，确定了接触点位置就能通过换算来纠正测量误差，也就实现了本发明的目的。本发明具有设计合理、工作可靠和容易推广实施的优点。
图1是本发明的结构示意图，图2是传统的坐标精密测量装置的示意图。
具体实施例方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。它由悬吊杆4和球体5组成，它是利用球体5表面上已知坐标位置的至少四个点，通过测出被测点A与上述四点的电阻，从而推导出被测点A与上述四个点的距离，从而确定被测点A的坐标位置。
具体实施方式
二下面结合图1具体说明本实施方式。它由悬吊杆4、球体5、电阻测量装置6和电源11组成，球体5的表面上镀有一层厚度均匀的导电层5-1，该导电层5-1是非良导体，球体5的表面上设置有至少四个电阻测点，电阻测点7、电阻测点8、电阻测点9和电阻测点10呈四面体方位排布，电阻测点7、电阻测点8、电阻测点9和电阻测点10分别与电阻测量装置6的四个输入端相连接，电阻测量装置6的另一个输入端与电源11的正极相连。球体5上的接触点A是这样求出来的，用电阻测量装置测出电阻测点7、电阻测点8、电阻测点9、电阻测点10处各自的电阻值r1、r2、r3和r4及四个回路并联的总阻值r5，利用下面的联立方程组—(101)就能求出各电阻测点与接触点A之间的电阻值R1、R2、R3和R4，RO是系统阻值。
通过电阻值R1、R2、R3和R4及导电层5-1的电阻率就能确定接触点A与各电阻测点的弧长距离，从而确定A的位置。
具体实施方式
三本实施方式与实施方式二的不同点是，电阻测点7、电阻测点8、电阻测点9和电阻测点10在球体5的表面上呈正四面体方位排布。
具体实施方式
四本实施方式与实施方式二的不同点是，电阻测点7、电阻测点8和电阻测点10均匀分布在球体5的最大直径圆上，电阻测点9位于球体5表面上与电阻测点7、电阻测点8和电阻测点10距离相等的位置。如此设置加工方便而且测量装置容易校正标定。
权利要求
1.一种精密坐标测量方法，它包括悬吊杆(4)和球体(5)，其特征在于它是利用球体(5)表面上已知位置的至少四个点，通过测出被测点(A)与上述四点的距离或者与距离相关的物理量来求得被测点(A)的坐标位置。
2.一种精密坐标测量装置，其特征是它由悬吊杆(4)、球体(5)、电阻测量装置(6)和电源(11)组成，球体(5)的表面上设置有一层厚度均匀的导电层(5-1)，该导电层(5-1)是非良导体，球体(5)的表面上设置有至少四个电阻测点，电阻测点(7)、电阻测点(8)、电阻测点(9)和电阻测点(10)分别与电阻测量装置(6)的四个输入端相连接，电阻测量装置的另一个输入端与电源(11)的一极相连。
3.根据权利要求2所述的精密坐标测量装置，其特征是导电层(5-1)是镀在球体(5)表面上的。
4.根据权利要求2所述的精密坐标测量装置，其特征是电阻测点(7)、电阻测点(8)、电阻测点(9)和电阻测点(10)在球体(5)的表面上呈正四面体方位排布。
5.根据权利要求2所述的精密坐标测量装置，其特征是电阻测点(7)、电阻测点(8)和电阻测点(10)均匀分布在球体(5)的最大直径圆上，电阻测点(9)位于球体(5)表面上与电阻测点(7)、电阻测点(8)和电阻测点(10)距离相等的位置。
全文摘要
本发明属于精密测量仪器领域。一种精密坐标测量方法，它包括悬吊杆(4)和球体(5)，它是利用球体(5)表面上已知位置的至少四个点，通过测出被测点(A)与上述四点的距离或者与距离相关的物理量来求得被测点(A)的坐标位置。一种精密坐标测量装置，它由悬吊杆(4)、球体(5)、电阻测量装置(6)和电源(11)组成，球体(5)的表面上设置有一层厚度均匀的导电层(5－1)，球体(5)的表面上设置有至少四个电阻测点，电阻测点分别与电阻测量装置(6)的四个输入端相连接。通过所测得阻值的不同即能确定被测物体(2)与球体(5)的接触点在球体(5)上的位置，就能通过换算来纠正测量误差，也就实现了本发明的目的。本发明具有设计合理、工作可靠和容易推广实施的优点。
文档编号G06T1/00GK1540280SQ20031010765
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月31日 优先权日2003年10月31日
发明者郝双晖, 宋宝玉, 郝明晖 申请人:哈尔滨工业大学