专利名称：一种高精度三维移动定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对物件进行精确调控定位的结构，尤其涉及一种高精度三维移动定位装置。
背景技术：
在生产和实践中，例如需要对物件进行高精度加工的机床、高精度显微观测装置、高精度激光扫面检测平台等，均需要三维移动定位装置将物件进行精确调控定位，使物件位于指定的精确位置，便于对物件进行其他操作，随着加工工艺越来越精细化，对三维移动定位装置的调控精度要求越来越高，甚至要求达到微米级别的精度。而现有的三维移动定位机构一般结构比较复杂，精度低而且成本很高
实用新型内容
·针对现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单且精度高的高精度三维移动定位装置。本实用新型是这样实现的一种高精度三维移动定位装置，包括一用于承载物件的载物台、X轴移动机构、X轴激光定位装置、Y轴移动机构、Y轴激光定位装置、Z轴移动机构、Z轴激光定位装置和基座，所述载物台安装在所述X轴移动机构上，所述X轴移动机构和X轴激光定位装置安装在所述Y轴移动机构上，所述Y轴移动机构和Y轴激光定位装置安装在所述Z轴移动机构上，所述Z轴移动机构和Z轴激光定位装置安装在所述基座上。通过分别在X轴、Y轴和Z轴方向上设置激光定位装置，提高了高精度三维移动定位装置的定位精度，且结构简单、成本低。具体地，所述X轴移动机构包括X轴滑轨和依次连接的X轴滑块、第一齿轮组和第一驱动电机，所述X轴滑块通过与所述X轴滑轨配合从而在X轴方向上滑动，所述X轴滑块设有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮组连接，所述第一齿轮组与第一驱动电机连接。具体地，所述Y轴移动机构包括Y轴滑轨和依次连接的Y轴滑块、第二齿轮组和第二驱动电机，所述Y轴滑块通过与所述Y轴滑轨配合从而在Y轴方向上滑动，所述Y轴滑块设有第二齿条，所述第二齿条与所述第二齿轮组连接，所述第二齿轮组与第二驱动电机连接，所述X轴移动机构安装在所述Y轴滑块上。具体地，所述Z轴移动构件包括Z轴滑轨和依次连接的Z轴滑块、螺旋传动机构和第三驱动电机，所述Z轴滑块通过与所述Z轴滑轨配合从而在Z轴方向上滑动，所述Y轴移动机构安装在所述Z轴滑块上。具体地，所述X轴激光定位装置包括对应设置的X轴刻度条和第一激光头读数组件，所述X轴刻度条设于X轴滑块上并与X轴滑块的滑动方向平行，所述第一激光头读数组件安装在所述Y轴滑块上。具体地，所述Y轴激光定位装置包括对应设置的Y轴刻度条和第二激光头读数组件，所述Y轴刻度条设于Y轴滑块上并与Y轴滑块的滑动方向平行，所述第二激光头组件安装在所述Z轴滑块上。具体地，所述Z轴激光定位装置包括对应设置的Z轴刻度条和第三激光头读数组件，所述Z轴刻度条设于Z轴滑轨上并与Z轴滑块的滑动方向平行，所述第三激光头组件安装在所述Z轴滑块上。 具体地，所述X轴刻度条外表面设有沿X轴刻度条长度方向等距排列的第一凹槽，所述第一激光头读数组件包括第一激光二极管、第一光检测器和第一透镜组件，所述第一透镜组件用于将所述第一激光二极管发射的激光束反射到所述X轴刻度条上，所述第一光检测器用于接收所述X轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。具体地，所述Y轴刻度条外表面设有沿Y轴刻度条长度方向等距排列的第二凹槽，所述第二激光头读数组件包括第二激光二极管、第二光检测器和第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将第二激光二极管发射的激光束反射到所述Y轴刻度条上，所述第二光检测器用于接收所述Y轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。具体地，所述Z轴刻度条外表面设有沿Z轴刻度条长度方向等距排列的第三凹槽，所述第三激光头读数组件包括第三激光二极管、第三光检测器和第三透镜组件，所述第三透镜组件用于将第三激光二极管发射的激光束反射到所述Z轴刻度条上，所述第三光检测器用于接收所述Z轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。
图I所示为本实用新型实施例提供的高精度三维移动定位装置立体图；图2所示为本实用新型实施例提供的X轴移动机构结构示意图；图3所示为本实用新型实施例提供的X轴移动机构另一视角结构示意图；图4所示为本实用新型实施例提供的Y轴移动机构结构示意图；图5所示为本实用新型实施例提供的Z轴移动机构结构示意图；图6所示为本实用新型施例提供的X轴激光定位装置结构示意图；图7所示为本实用新型施例提供的X轴激光定位装置工作原理结构示意图。附图标识1-载物台；2-X轴移动机构；21-X轴滑轨；22-X轴滑块；221_第一齿条；23_第一齿轮组；24_第一驱动电机；3-X轴激光定位装置；31-X轴刻度条；311_第一凹槽；32_第一激光头读数组件；321-第一激光二极管；322_第一光检测器；323_第一透镜组件；3231_半透镜；3232_非球面压膜透镜；4_Y轴机动机构；41_Υ轴滑轨；42_Υ轴滑块；421-第二齿条；43_第二齿轮组；44_第二驱动电机；5-Υ轴激光定位装置；51_Υ轴刻度条；52-第二激光头读数组件；6-Ζ轴机动机构；61-Ζ轴滑轨；62-Ζ轴滑块；63_螺旋传动机构；631-螺纹套；632_螺杆；64_第三驱动电机；7_Ζ轴激光定位装置；71_Ζ轴刻度条；72_第三激光头读数组件；8_基座。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案、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。如图I至图7，本实用新型实施例提供一种高精度三维移动定位装置，包括用于承载物件的载物台1，X轴移动机构2、X轴激光定位装置3，Y轴移动机构4、Y轴激光定位装置5、Z轴移动机构6、Z轴激光定位装置7和基座8，所述载物I设于X轴移动机构2上并随X轴移动机构2 —起移动，所述X轴移动机构2包括X轴滑轨21和依次连接的X轴滑块22、第一齿轮组23和第一驱动电机24,所述X轴滑块22设有第一齿条221,所述第一齿条221与所述第一齿轮组23连接，所述X轴滑块22通过与所述X轴滑轨21配合从而在X轴方向上滑动，第一驱动电机24通过驱动第一齿轮组23从而驱动X轴滑块22在X轴滑轨21上滑动；所述Y轴移动机构4包括Y轴滑轨41和依次连接的Y轴滑块42、第二齿轮组43和第二驱动电机44，所述Y轴滑块42通过与所述Y轴滑轨41配合从而在Y轴方向上滑动，所述Y轴滑块42设有第二齿条421，所述第二齿条421与所述第二齿轮组43连接，第二驱动电机44通过驱动第二齿轮组43从而驱动Y轴滑块42在Y 轴滑轨41上滑动；所述X轴移动机构2安装在所述Y轴滑块42上并随Y轴滑块42在Y轴滑轨41上滑动；所述Z轴移动机构6包括Z轴滑轨61和依次连接的Z轴滑块62、螺旋传动机构63和第三驱动电机64，所述Z轴滑块62通过与所述Z轴滑轨61配合从而在Z轴方向上滑动，所述螺旋传动机构63包括设于所述Z轴滑块62上的螺纹套631和设于基座8上的螺杆632，所述螺纹套631套在所述螺杆632上，所述螺杆632与所述第三驱动电机64连接，第三驱动电机64驱动螺杆632转动，由于螺杆632与螺纹套631配合，使得螺纹套631在螺杆632的传动下在Z轴方向上移动，从而带动Z轴滑块62在Z轴滑轨61上滑动；所述Y轴移动机构4安装于所述Z轴滑块62上并随Z轴滑块62在Z轴滑轨61上滑动，这样，在所述第一驱动电机24、第二驱动电机44和第三驱动电机64分别驱动下使得安装台31可以在X轴、Y轴、Z轴方向上移动。所述高精度三维定位装置还包括安装在Y轴移动机构4上的与X轴移动机构2对应设置的X轴激光定位装置3、安装在Z轴移动机构6上的与Y轴移动机构4对应设置的Y轴激光定位装置5和安装在基座8上的与Z轴移动机构6对应设置的Z轴激光定位装置
7,所述X轴激光定位装置3包括对应设置的X轴刻度条31和第一激光头读数组件32，所述X轴刻度条31设于X轴滑块22上，并与X轴滑轨21平行，所述Y轴激光定位装置5包括对应设置的Y轴刻度条51和第二激光头读数组件52，所述Y轴刻度条51设于Y轴滑块42上，并与Y轴滑轨41平行，所述Z轴激光定位装置7包括对应设置的Z轴刻度条71和第三激光头读数组件72，所述Z轴刻度条71设于Z轴滑块62上，并与Z轴滑轨61平行。具体地，所述X轴刻度条31外表面设有沿X轴刻度条31长度方向等距排列的多条第一凹槽311，所述第一激光头读数组件32包括第一激光二极管321、第一光检测器322和第一透镜组件323，第一透镜组件323包括半透镜3231和非球面压膜透镜3232，如图6和图7所示，第一激光二极管321发出的激光射到半透镜3231，半透镜3231将激光折射至非球面压膜透镜3232，一部分激光经过反射从非球面压膜透镜3232投射出来并聚焦到X轴刻度条31上，X轴刻度条31将光线反射回来，射到第一光检测器322上，光检测器322把接收到的光信息转换成电信号，由于X轴刻度条31外表面设有沿X轴刻度条31长度方向等距排列的多条第一凹槽311，即X轴刻度条31上有平面和凹面，当X轴移动机构3在移动时，X轴刻度条31上平面和凹面反射的激光强弱不同，因此第一光检测器322接收到的激光强弱也不同，经过第一光检测器322转换过来的的电信号强度也不同，通过分析光检测器转换过来的电信号即可将凹面和平面反射的光线区分开来，因此第一凹槽311可以起到刻度的作用，第一凹槽311之间的距离即为X轴刻度条31的刻度单位，当X轴滑块22在移动时，通过X轴激光定位装置3对第一凹槽311反射的光信号进行计数，可获知X轴滑块22移动了多少个刻度单位，依据第一凹槽311反射的光信号，并通过数字控制技术可以对X轴移动机构2进行精确移动。所述Y轴刻度条51外表面设有沿Y轴刻度条51长度方向等距排列的多条第二凹槽，所述第二激光头读数组件52包括第二激光二极管、第二光检测器和第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将第二激光二极管发射的激光束反射到所述Y轴刻度条51上，所述第二光检测器用于接收所述Y轴刻度条51反射回来的激光并转换为电信号；所述Z轴刻度条71外表面设有沿Z轴刻度条长度方向等距排列的多条第三凹槽，所述第三激光头读数组件72包括第三激光二极管、第三光检测器和第三透镜组件，所述第三透镜组件用于将第三激光二极管发射的激光束发射到所述Z轴刻度条71上，所述第三光检测器用于接收所述Z轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。本实施例已经结合图示对X轴激光定位装置3的 结构和工作原理做了详细说明，且所述Y轴激光定位装置5和Z轴激光定位装置7的结构与工作原理与X轴激光定位装置3的工作原理相同，因此本实施例在此对Y轴激光定位装置5和Z轴激光定位装置7的图示和工作原理不再赘述。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限定本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种高精度三维移动定位装置，其特征在于包括一用于承载物件的载物台、X轴移动机构、X轴激光定位装置、Y轴移动机构、Y轴激光定位装置、Z轴移动机构、Z轴激光定位装置和基座，所述载物台安装在所述X轴移动机构上，所述X轴移动机构和X轴激光定位装置安装在所述Y轴移动机构上，所述Y轴移动机构和Y轴激光定位装置安装在所述Z轴移动机构上，所述Z轴移动机构和Z轴激光定位装置安装在所述基座上。
2.根据权利要求I所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述X轴移动机构包括X轴滑轨和依次连接的X轴滑块、第一齿轮组和第一驱动电机，所述X轴滑块通过与所述X轴滑轨配合从而在X轴方向上滑动。
3.根据权利要求2所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Y轴移动机构包括Y轴滑轨和依次连接的Y轴滑块、第二齿轮组和第二驱动电机，所述Y轴滑块通过与所述Y轴滑轨配合从而在Y轴方向上滑动；所述X轴移动机构安装在所述Y轴滑块上。
4.根据权利要求3所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Z轴移动机构包括Z轴滑轨和依次连接的Z轴滑块、螺旋传动机构和第三驱动电机，所述Z轴滑块通过与所述Z轴滑轨配合从而在Z轴方向上滑动，所述Y轴移动机构安装于所述Z轴滑块上。
5.根据权利要求3所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述X轴激光定位装置包括对应设置的X轴刻度条和第一激光头读数组件，所述X轴刻度条设于X轴滑块上并与X轴滑块的滑动方向平行，所述第一激光头读数组件安装在所述Y轴滑块上。
6.根据权利要求4所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Y轴激光定位装置包括对应设置的Y轴刻度条和第二激光头读数组件，所述Y轴刻度条设于Y轴滑块上并与Y轴滑块的滑动方向平行，所述第二激光头组件安装在所述Z轴滑块上。
7.根据权利要求4所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Z轴激光定位装置包括对应设置的Z轴刻度条和第三激光头读数组件，所述Z轴刻度条设于Z轴滑轨上并与Z轴滑块的滑动方向平行，所述第三激光头组件安装在所述Z轴滑块上。
8.根据权利要求5所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述X轴刻度条外表面设有沿X轴刻度条长度方向等距排列的第一凹槽，所述第一激光头读数组件包括第一激光二极管、第一光检测器和第一透镜组件，所述第一透镜组件用于将所述第一激光二极管发射的激光束反射到所述X轴刻度条上，所述第一光检测器用于接收所述X轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。
9.根据权利要求6所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Y轴刻度条外表面设有沿Y轴刻度条长度方向等距排列的第二凹槽，所述第二激光头读数组件包括第二激光二极管、第二光检测器和第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将第二激光二极管发射的激光束反射到所述Y轴刻度条上，所述第二光检测器用于接收所述Y轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。
10.根据权利要求7所述的高精度三维移动定位装置，其特征在于所述Z轴刻度条外表面设有沿Z轴刻度条长度方向等距排列的第三凹槽，所述第三激光头读数组件包括第三激光二极管、第三光检测器和第三透镜组件，所述第三透镜组件用于将第三激光二极管发射的激光束反射到所述Z轴刻度条上，所述第三光检测器用于接收所述Z轴刻度条反射回来的激光并转换为电信号。
专利摘要本实用新型提供一种高精度三维移动定位装置，包括一用于承载物件的载物台、X轴移动机构、Ｘ轴激光定位装置、Y轴移动机构、Ｙ轴激光定位装置、Z轴移动机构、Z轴激光定位装置和基座，所述载物台安装在所述X轴移动机构上，所述X轴移动机构和X轴激光定位装置安装在所述Y轴移动机构上，所述Y轴移动机构和Ｙ轴激光定位装置安装在所述Z轴移动机构上，所述Z轴移动机构和Ｚ轴激光定位装置安装在所述基座上。相比于现有技术本实用新型具有结构简单且精度高的优点。
文档编号G01S17/06GK202770993SQ20122038283
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者李忠孝, 李姝瓅, 徐健辉 申请人:李忠孝