本实用新型涉及测量工具技术领域，尤其涉及一种关节式柔性坐标测量机。
背景技术：
测量作为工业生产必不可少的过程，测量结果直接关系着工业品的质量和工业生产水平的高低。当前，工业领域普遍使用的是三坐标测量机，三坐标测量机的精度相对较高，备受装备制造业的亲睐。但三坐标测量机都是固定安置，也就是测量时，需要将测量的物品搬运至专用的测量平台上，对于小型较轻的样品使用较方便，但对于大件的、重量大的测件和加工现场的测量三坐标测量机就很难实现。
随着工业技术的发展人们越来越需要便捷的测量手段，关节式柔性坐标测机开始被广泛的研究和应用。所谓关节式柔性坐标测量机是依据仿生运动学原理而设计的一种新型坐标测量系统，与工业常见的机械手相类似，由六个旋转关节构成，是一种属于非正交串联空间机构的坐标测量系统，与传统的正交三坐标测量机有很大不同。
国外在这一领域的研究起步最早，目前己经取得了非常瞩目的成就，如FARO公司已经研制出如Faro Arm-Platinum等具有高精度的多种型号测量机，CIMCORE(星科)公司的也推出了STINGER II等类型的关节式坐标测量机。国内也有相关的高校和科研院所从事相关研究，对测量机的机械结构、数学理论及标定技术等方面进行了系统的研究，但大多数只停留在理论研究和基于国外产品的分析，并没有实现产品化和生产加工。
目前国内在该领域的研究进展缓慢主要是因为：(1)关节式坐标测量机在结构形式上是一个串联开链系统，它是由几个杆件通过一系列的转动关节串联起来构成的，因此对微小的误差有放大作用，极难提高测量精度；(2)角度测量系统的精度对测量机整体精度有很大的影响，由于在使用时测量力的不同会影响角度测量系统的实际测量精度，所以精度难以提高；(3)国内的圆光栅编码器的尺寸较大，集成度不高，刻线密度不高，测角精度较低，关节式坐标测量机的关节采用的角度编码器需要依赖进口，成本较高。因此，针对当前研究的不足和需求，提供一种更为先进的关节式柔性坐标测量机是非常必要的。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种关节式柔性坐标测量机，依据仿生运动学原理设计而成，能够满足工业现场各种测量需求，具有方便移动、结构灵巧、测量空间大、重量轻、携带方便、造价低等特点。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种关节式柔性坐标测量机，包括机械主体，所述机械主体包括依次通过相互垂直配置的双关节结构相串连的安装固定台、机座大臂、小臂和测头，其中，所述双关节结构包括三个交叉轴和三个内嵌轴，三个所述交叉轴包括第二关节、第四关节和第六关节，三个所述内嵌轴包括第一关节、第三关节和第五关节，三个所述交叉轴和三个所述内嵌轴采用双角接触轴承背对背安装。
上述关节式柔性坐标测量机，其中，所述安装固定台、所述机座大臂、所述小臂、三个所述交叉轴和三个所述内嵌轴内部均设有一个用来测量关节转动角度的角度编码器，所述角度编码器内部设有可以获取关节转动角度和杆件转角数据的电路系统，所述电路系统与电脑软件系统信号连接。
上述关节式柔性坐标测量机，其中，所述软件系统包括依次相连的信息接收单元、测量模型单元、坐标转换单元、误差修正单元和三维坐标处理单元。
上述关节式柔性坐标测量机，其中，所述角度编码器是双读数头的测角系统。
上述关节式柔性坐标测量机，其中，所述机械主体还包括可进行单点标定的标准锥窝和进行空间距离标定的量块。
上述关节式柔性坐标测量机，其中，所述测头可替换成扫描测头。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：
(1)采用圆光栅作为标尺基准，通过测量角度量及数学运算获得三维信息，与传统的正交式三坐标测量机相比具有造价较低，结构灵巧，测量空间大的特点，可应用于较大尺寸的测量；
(2)本测量机重量轻，能够提供便携式测量服务，适用于工业现场测量。
(3)结构参数通过标定的方法来获得，大大降低了对制造工艺的要求，同时也降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型关节式柔性坐标测量机机械主体的立体结构示意图。
图中：
1 安装固定台 2 第一关节 3 第二关节 4 机座大臂
5 第三关节 6 第四关节 7 小臂 8 第五关节
9 第六关节 10 测头
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型关节式柔性坐标测量机机械主体的立体结构示意图。
请参见图1，本实用新型提供的关节式柔性坐标测量机，包括机械主体，所述机械主体包括依次通过相互垂直配置的双关节结构相串连的安装固定台1、机座大臂4、小臂7和测头10，其中，所述双关节结构包括三个交叉轴和三个内嵌轴，三个所述交叉轴包括第二关节3、第四关节6和第六关节9，三个所述内嵌轴包括第一关节2、第三关节5和第五关节8，三个所述交叉轴和三个所述内嵌轴采用双角接触轴承背对背安装，使测量机具有稳定的机械结构。
进一步的，作为较佳的实施例中，所述安装固定台1、所述机座大臂4、所述小臂7、三个所述交叉轴和三个所述内嵌轴内部均设有一个用来测量关节转动角度的角度编码器，所述角度编码器内部设有可以获取关节转动角度和杆件转角数据的电路系统，所述电路系统与电脑软件系统信号连接，并将获取到的各角度数据传送到电脑的软件系统中。
此外，作为较佳的实施例中，所述软件系统包括依次相连的信息接收单元、测量模型单元、坐标转换单元、误差修正单元和三维坐标处理单元。软件系统主要是基于VC和OPENGL设计的基本的测量机程序，主要是接受从测量电路发来的角度信息，采用D-H方法建立了测量模型，通过坐标转换最终获得测头的坐标信息，经过误差修正和处理后得到三维坐标信息。
本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
请继续参见图1所示，本实用新型提供的关节式柔性坐标测量机，其中，所述角度编码器是双读数头的测角系统，保证角度数据测量的精度和稳定性。
本实用新型提供的关节式柔性坐标测量机，其中，所述机械主体还包括可进行单点标定的标准锥窝和进行空间距离标定的量块，基于Gauss-Newton法的参数辨识方法，通过单点标定和空间距离标定获得测量机各参数。
本实用新型提供的关节式柔性坐标测量机，其中，所述测头10可替换成扫描测头，可根据产品模型或样件进行产品设计开发。
本实用新型提供的关节式柔性坐标测量机操作步骤如下：根据工业现场状况合理的安装测量机，安装调试完成后就可以根据需要测量的要素进行测量，测量时只需手握测头关节，将测头移动到预测点，让测头触点接近预测点，当测量机发出蜂鸣响即可，测试可以读取测量要素的坐标值，然后通过安装在计算机上的软件系统进行处理后最终得到三维坐标信息。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：(1)采用圆光栅作为标尺基准，通过测量角度量及数学运算获得三维信息，与传统的正交式三坐标测量机相比具有造价较低，结构灵巧，测量空间大的特点，可应用于较大尺寸的测量；(2)本测量机重量轻，能够提供便携式测量服务，适用于工业现场测量。(3)结构参数通过标定的方法来获得，大大降低了对制造工艺的要求，同时也降低了生产成本。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。