一种低成本三维测量仪的制作方法

本实用新型涉及精密测量仪器技术领域，更具体的是涉及一种低成本三维测量仪。

背景技术：

三次元测量仪，也称三维测量仪，主要是指通过三维取点来进行测量的一种仪器，主要原理是：将被测物体置于三次元测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。基本原理就是通过探测传感器(探头)与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点(点群)的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值(名义值)之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。

现有三维测量仪结构复杂，操作比较麻烦，且一台测量精度较高的三维测量仪价格基本在几十万元，价格昂贵，使用成本高，不利于推广使用。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了解决现有现有三维测量仪结构复杂，操作比较麻烦，且价格昂贵，使用成本高的技术问题，本实用新型提供一种低成本三维测量仪。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种低成本三维测量仪，包括3d雕刻机，3d雕刻机上设置有用于放置被测工件的水平平台，3d雕刻机连接有位于水平平台上方的探测头，被测工件和探测头均可导电，3d雕刻机电性连接有控制板，控制板内设置有限位开关，限位开关分别连接有导线a和导线b，导线a另一端与探测头连接，导线b另一端与被测工件连接，导线b上设置有切断开关。

进一步地，3d雕刻机包括机架，机架上设置有滑动块，探测头连接在滑动块底部，机架上设置有带动滑动块左右水平移动的x轴电机，机架上设置有带动滑动块上下垂直移动的z轴电机，机架底部设置有y轴电机，y轴电机可带动水平平台前后水平移动。

进一步地，机架上设置有水平滑轨，水平滑轨上滑动设置有导滑组件，x轴电机可带动导滑组件移动，导滑组件上设置有竖直滑轨，滑动块滑动设置在竖直滑轨上，z轴电机位于竖直滑轨顶部。

进一步地，机架下端设置有可在机架底部滑移的底座，水平平台四角通过螺钉连接在底座上，底座内贯穿设置有丝杠，丝杠通过联轴器与y轴电机连接。

进一步地，探测头包括连接在滑动块底部的块状探头夹，块状探头夹上开设有用于连接导线a的安装孔，块状探头夹的四侧面及底部均垂直贯穿设置有伸缩式探针，伸缩式探针均固定在块状探头夹上，伸缩式探针可伸缩的一端均连接有金属探头，金属探头分别正对块状探头夹的四侧面及其底面，块状探头夹及伸缩式探针均为金属材质。

进一步地，伸缩式探针包括固定在块状探头夹上的外管，外管一端开口，外管内设置有压缩弹簧，外管内设置有与压缩弹簧接触的伸缩内杆，伸缩内杆的另一端伸出外管开口并与对应金属探头连接。

工作原理：将被测工件放置在水平平台上后，启动3d雕刻机，x轴电机和z轴电机可带动探测头分别在左右方向和上下方向移动，探测头向下移动直到其金属探头接触到被测工件内底部时，可在z轴方向测出该点坐标值，探测头向左或向右移动直到其金属探头接触到被测工件内侧壁时，可在x轴方向测出该点坐标值，y轴电机可带动水平平台及被测工件整体前后移动，直到被测工件内侧壁接触到探测头的金属探头，即可在y轴方向测出该点坐标值，测量时，合上切断开关，当金属探头接触到工件时，限位开关被触发，3d雕刻机停止运行，读出此时的x、y、z坐标值，该读数就是要测量的坐标值，然后断开切断开关，就可以恢复3d雕刻机的运行以测量下一个坐标值，在探头到达下一个点之前再次合上切断开关，使得限位开关再次起作用。

本实用新型的有益效果如下：

1、以价值千元左右的3d雕刻机为基础，来取代现有价值几十万元的三维测量仪主体结构，利用3d雕刻机的三维移动功能，带动探测头对被测工件进行三维测量，经过实际测试发现测量精度可以到达2微米，在保证基本测量精度的情况下也可实现对被测工件的三维测量，大大降低了制造成本，同时本实用新型相对现有三维测量仪体积小很多，空间占用小，测量时，合上切断开关，当金属探头接触到工件时，限位开关被触发，3d雕刻机停止运行，读出此时的x、y、z坐标值，该读数就是要测量的坐标值，然后断开切断开关，就可以恢复3d雕刻机的运行以测量下一个坐标值，在探头到达下一个点之前再次合上切断开关，使得限位开关再次起作用，结构简单，操作方便快捷，大大降低了操作难度，实用性强。

2、3d雕刻机工作时，x轴电机可带动导滑组件沿着水平滑轨左右移动，从而带动竖直滑轨、滑动块及其底部的探测头整体左右移动，当探测头向左或向右移动直到其金属探头接触到被测工件内侧壁时，可在x轴方向测出该点坐标值，z轴电机可带动滑动块沿着竖直滑轨上下移动，当探测头向下移动直到其金属探头接触到被测工件内底部时，可在z轴方向测出该点坐标值，y轴电机可带动水平平台及被测工件整体前后移动，直到被测工件内侧壁接触到探测头的金属探头，即可在y轴方向测出该点坐标值，结构合理，测量精度高，水平平台四角通过螺钉连接在底座上，通过调节这四颗螺钉就可以控制水平平台的水平度，这是确保测量准确的一个关键。

3、通过在块状探头夹的四侧及其底部下方均对应设置有一个金属探头，每个方向单独由一个金属探头来进行测量，3d雕刻机带动探测头整体移动时，无论是在水平方向前后左右移动，还是在垂直方向向下移动，都能通过对应的金属探头与被测工件接触，当金属探头与被测工件接触时能立即得出该点三维坐标值，同时伸缩式探针受到挤压往内收缩，从而实现对被测工件x、y、z轴方向的精确测量，单个该探测头的造价成本不到一元，相比价值上千的红宝石探头大大降低了使用成本，进一步减少了本实用新型的制造成本。

4、当金属探头接触工件时，会产生一定反向作用力，此时金属探头和伸缩内杆整体往外管内部收缩，压缩弹簧起到缓冲作用，从而避免损坏金属探头，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型一种低成本三维测量仪的结构示意图；

图2是探测头的立体结构示意图；

图3是探测头的平面结构示意图；

图4是伸缩式探针的外表结构示意图；

图5是伸缩式探针的内部结构示意图。

附图标记：1-3d雕刻机，2-被测工件，3-水平平台，4-探测头，4.1-块状探头央，4.1.1-安装孔，4.2-伸缩式探针，4.2.1-外管，4.2.2-压缩弹簧，4.2.3-伸缩内杆，4.3-金属探头，5-控制板，6-限位开关，7-导线a，8-导线b，9-切断开关，10-机架，11-滑动块，12-x轴电机，13-z轴电机，14-y轴电机，15-水平滑轨，16-导滑组件，17-竖直滑轨，18-底座，19-螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

如图1到2所示，本实施例提供一种低成本三维测量仪，包括3d雕刻机1，3d雕刻机1上设置有用于放置被测工件2的水平平台3，3d雕刻机1连接有位于水平平台3上方的探测头4，被测工件2和探测头4均可导电，3d雕刻机1电性连接有控制板5，控制板5内设置有限位开关6，限位开关6分别连接有导线a7和导线b8，导线a7另一端与探测头4连接，导线b8另一端与被测工件2连接，导线b8上设置有切断开关9。

本实施例中，以价值千元左右的3d雕刻机为基础，来取代现有价值几十万元的三维测量仪主体结构，利用3d雕刻机的三维移动功能，带动探测头对被测工件进行三维测量，经过实际测试发现测量精度可以到达2微米，在保证基本测量精度的情况下也可实现对被测工件的三维测量，大大降低了制造成本，同时本实用新型相对现有三维测量仪体积小很多，空间占用小，测量时，合上切断开关，当金属探头接触到工件时，限位开关被触发，3d雕刻机停止运行，读出此时的x、y、z坐标值，该读数就是要测量的坐标值，然后断开切断开关，就可以恢复3d雕刻机的运行以测量下一个坐标值，在探头到达下一个点之前再次合上切断开关，使得限位开关再次起作用，结构简单，操作方便快捷，大大降低了操作难度，实用性强。

实施例2

如图1到2所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是，3d雕刻机1包括机架10，机架10上设置有滑动块11，探测头4连接在滑动块11底部，机架10上设置有带动滑动块11左右水平移动的x轴电机12，机架10上设置有带动滑动块11上下垂直移动的z轴电机13，机架10底部设置有y轴电机14，y轴电机14可带动水平平台3前后水平移动，机架10上设置有水平滑轨15，水平滑轨15上滑动设置有导滑组件16，x轴电机12可带动导滑组件16移动，导滑组件16上设置有竖直滑轨17，滑动块11滑动设置在竖直滑轨17上，z轴电机13位于竖直滑轨17顶部，机架10下端设置有可在机架10底部滑移的底座18，水平平台3四角通过螺钉19连接在底座18上，底座18内贯穿设置有丝杠，丝杠通过联轴器与y轴电机14连接。

本实施例中，3d雕刻机工作时，x轴电机可带动导滑组件沿着水平滑轨左右移动，从而带动竖直滑轨、滑动块及其底部的探测头整体左右移动，当探测头向左或向右移动直到其金属探头接触到被测工件内侧壁时，可在x轴方向测出该点坐标值，z轴电机可带动滑动块沿着竖直滑轨上下移动，当探测头向下移动直到其金属探头接触到被测工件内底部时，可在z轴方向测出该点坐标值，这里x轴电机和z轴电机均可通过丝杆机构来带动对应部件运动，y轴电机可带动水平平台及被测工件整体前后移动，直到被测工件内侧壁接触到探测头的金属探头，即可在y轴方向测出该点坐标值，结构合理，测量精度高，水平平台四角通过螺钉连接在底座上，通过调节这四颗螺钉就可以控制水平平台的水平度，这是确保测量准确的一个关键。

实施例3

如图1到4所示，本实施例是在实施例2的基础上做了进一步优化，具体是，探测头4包括连接在滑动块11底部的块状探头夹4.1，块状探头夹4.1上开设有用于连接导线a7的安装孔4.1.1，块状探头夹4.1的四侧面及底部均垂直贯穿设置有伸缩式探针4.2，伸缩式探针4.2均固定在块状探头夹4.1上，伸缩式探针4.2可伸缩的一端均连接有金属探头4.3，金属探头4.3分别正对块状探头夹4.1的四侧面及其底面，块状探头夹4.1及伸缩式探针4.2均为金属材质。

本实施例中，通过在块状探头夹的四侧及其底部下方均对应设置有一个金属探头，每个方向单独由一个金属探头来进行测量，3d雕刻机带动探测头整体移动时，无论是在水平方向前后左右移动，还是在垂直方向向下移动，都能通过对应的金属探头与被测工件接触，当金属探头与被测工件接触时能立即得出该点三维坐标值，同时伸缩式探针受到挤压往内收缩，从而实现对被测工件x、y、z轴方向的精确测量，单个该探测头的造价成本不到一元，相比价值上千的红宝石探头大大降低了使用成本，进一步减少了本实用新型的制造成本。

实施例4

如图2到4所示，本实施例是在实施例3的基础上做了进一步优化，具体是，伸缩式探针4.2包括固定在块状探头夹4.1上的外管4.2.1，外管4.2.1一端开口，外管4.2.1内设置有压缩弹簧4.2.2，外管4.2.1内设置有与压缩弹簧4.2.2接触的伸缩内杆4.2.3，伸缩内杆4.2.3的另一端伸出外管4.2.1开口并与对应金属探头4.3连接。

本实施例中，当金属探头接触工件时，会产生一定反向作用力，此时金属探头和伸缩内杆整体往外管内部收缩，压缩弹簧起到缓冲作用，从而避免损坏金属探头，使用寿命长。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。