隐藏点测量器结构及三坐标测量机系统的制作方法

本实用新型涉及测量技术领域，尤其涉及一种隐藏点测量器结构及三坐标测量机系统。

背景技术：

在汽车研发过程中，对车身精度的测量和其他数据的采集，是必不可少工作，只有通过不断数据分析，才能总结改进，提高研发水平和制造质量，因此，选择对竟品对标车的对标研究和试制整车的精度验证是非常重要的工作。但在此工作中，需要进行大量对车身和底盘关键点的三坐标测量，而对“隐藏点”的测量是否可靠关系着数据的完整性。

其中，“隐藏点”是指那些处在深处且通用方法无法测量的测量点；而汽车研发过程中，经常需要在整车状态下采集车身或底盘上安装点的数据用于研发分析。这些安装点通常是用三坐标测量机进行测量的，但在诸如底盘狭小缝隙中“隐藏点”，三坐标测量机是无法伸入接触测量的，这样就造成了一些关键安装点无法测量的情况。

目前解决此问题的方法业内同行的办法是将车身或底盘上的干涉件先拆除，拆除后再用三坐标测量机进行测量，但此方法虽然能够测量但不仅效率低，而且由于车的形态已发生变化，使得测量的数据精度不够而往往不能符合分析的要求；同时若是对于无法拆除干涉件的部分“隐藏点”，便无法测量从而造成数据的缺失。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种无需拆除干涉件即可准确测量隐藏点的隐藏点测量器结构及三坐标测量机系统。

本实用新型提供了一种隐藏点测量器结构，包括探测部和与所述探测部顶端固定的感测部，所述探测部远离所述感测部的一端设有探头，所述感测部上设有至少四个感测件，每个所述感测件上分别设有一个感测点，四个所述感测点不在同一平面内，各所述感测件到所述探头距离相等。

进一步地，所述探测部为探测针，所述探头为所述探测部远离所述感测件的一端的尖点。

进一步地，所述感测部上包括多个连接件，任意两个所述感测件之间设有一个所述连接件。

进一步地，每个感测件上设有背向所述探头一侧的开孔，所述感测点位于所述开孔内。

进一步地，所述开孔为锥孔，所述感测点位于所述锥孔所述锥孔的顶点，且所述感测点位于所述锥孔的靠近所述探头的一端。

进一步地，所述感测件的数量为四个，所述探测部的顶端固定于其中一个所述感测件，其余三个所述感测件均匀排布于所述探测部的顶端周围。

本实用新型还涉及一种三坐标测量机系统，包括所述的隐藏点测量器结构和三坐标测量机，所述三坐标测量机用于获取各个所述感测点的位置信息。

进一步地，所述三坐标测量机还包括测头和测量主机，所述测头设于所述测量主机上，所述测头用于放置于所述感测点处以获取所述感测点的位置信息。

进一步地，所述三坐标测量机还包括测臂，所述测臂设于所述测量主机上，所述测头设于所述测臂的末端。

进一步地，三坐标测量机系统还包括控制装置，所述控制装置与所述测量主机电连接以传输信号，所述三坐标测量机用于将所述感测点的位置信息并传送至所述控制装置，所述控制装置还用于根据所述感测点的位置信息计算所述探头的位置信息。

综上所述，本实用新型提供的隐藏点测量器结构和三坐标测量系统不再需要拆除干涉件，而通过将探测部直接伸入干涉件之间的窄缝以使得探测部的探头抵接隐藏点，即探头的位置信息即为隐藏点的位置信息，在最大程度上实现了测量数据的完整性而且测量稳定可靠，测量效率高。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型隐藏点测量器结构的一具体实施例的结构示意图；

图2为图1中隐藏点测量器结构的另一视角结构示意图；

图3为本实用新型三坐标测量机系统进行测量的示意图；

图4为图3中以探头为圆心、探测部长度为半径、四个球面分布的感测点构成的球体数学模型图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型详细说明如下。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种隐藏点测量器结构，包括探测部10和与探测部10顶端固定的感测部20，确保感测部20与探测部10之间的相对位置的稳定以保证稳定测量；探测部10远离感测部 20的一端设有探头101，感测部20上设有至少四个感测件201，每个感测件201上分别设有一个感测点203，四个感测点203不在同一平面内，各感测点203到探头101的距离相等，即各感测件201的感测点203分布于以探头101为球心的球面上；探测部10能直接伸入干涉件40间窄缝401(见图3)以使探头101抵接隐藏点50(见图3)，这样探头101 的位置信息即为隐藏点50的位置信息，也意味着只要测出探头101的位置信息即测出了隐藏点50的位置信息。

在本实施例中，感测件201为四个，通过四个感测件201到探头101 的距离相等可建立以探头101为球心、以感测件201到探头101的距离为半径的球体数学模型；然后可通过分别测出的呈球面分布的各感测件 201的位置信息，即可确定探头101的位置信息，进而确定隐藏点50的位置信息，测量高效且稳定，也不必再拆除干涉件40，测量高效且稳定，操作简便。

在其他具体实施例中，感测件201的数量不仅限于本实施例中的4 个，还可为5个、6个等其他数值，具体不做限制；即只要取其中四个以确定探头101的位置信息，根据多组不同的四个感测件201的位置信息以确定多组探头101的位置信息，最后得出探头101位置信息的平均值即为隐藏点50的位置信息，此方法得到的隐藏点50的位置信息更为精确。

本实施例中，探测部10为针形，即探测部10为测量针；同时探头 101优选为探测部10远离感测件201的一端的尖点，使得探测部10伸入干涉件40的窄缝401时为探测部10远离感测件201的一端的尖点与隐藏点50抵接，即尖点的位置信息即为隐藏点50的位置信息，由于尖点极小，因此保证了隐藏点50位置信息的准确性。

在其他具体实施例中，探测部10不仅限于本实施例中的针形，还可为线型等方便伸入干涉件40以使得探头101抵接于隐藏点50即可；同时探头101还可为其他能更准确代表隐藏点50位置信息的装置或结构，具体不做限制。

在本具体实施例中，感测部20包括多个连接件202，任意两个感测件201之间设有一个连接件202，即连接件202设于各个感测件201之间，以使得感测部20成为一个整体。优选地，连接件202与感测件201一体成型。

本实施例中，感测件201为圆柱体，每个感测件201上设有背向探头101一侧的开孔，感测点203位于开孔内。详细地，开孔为锥孔204，感测点203位于锥孔204的顶点，且感测点203位于锥孔204的靠近探头101的一端。

更详细地，感测点203优选布设于感测件201的中心位置，以进一步保证各感测件201以及各感测件201上的感测点203均以探头101为球心并呈球面分布，确保测出的探头101位置信息的准确性。

本实用新型提供的具体实施例中，探测部10的顶端固定于其中一个感测件201，感测件201到探头101的距离为探测部10的长度，而其余三个感测件201均匀排布于探测部10的顶端周围；即本实施例中，半径 SR为探测部10的长度。

在其他具体实施例中，以探头101为球心、同时各感测件201呈球面分布构成的球形数学模型的半径SR是能够测出的已知数或者未知数均可，其并不限定于本实施例中优选的的探测部10的长度。

如图3所示，本实用新型还涉及一种三坐标测量机系统，包括上述的隐藏点测量器结构、三坐标测量机30和控制装置60。其中，在干涉件40中间形成窄缝401，隐藏点50位于窄缝401中，普通的三坐标测量机30无法到达位于窄缝401中的隐藏点50，而通过本实用新型的三坐标测量机系统，探测部10可伸入窄缝401以使探头101抵接于隐藏点50。

该三坐标测量机30包括测头301、测量主机302和测臂303，测头 301和测臂303均设于测量主机302上，且测头301设于测臂303的末端以随测臂303的摆动而调整位置，三坐标测量机30的测头301可用于逐一放置于感测点203处以获取各感测点203的位置信息。

本实施例中，三坐标测量机系统还包括控制装置60，控制装置60 与测量主机302电连接以传输信号，三坐标测量机30用于获取感测点 203的位置信息并传送给至控制装置60以计算探头101的位置信息，进而确定隐藏点50的位置信息。

更详细地，测量隐藏点50的位置信息时，将隐藏点测量器结构的探测部10伸入干涉件40间的窄隙401，以使得探测部的探头101接触要测量的隐藏点50；然后三坐标测量机30的测头301逐一放入感测部20的感测点203，以获取四个感测点203的位置信息，即四个感测点203的坐标值；同时如图4所示，将四个感测点203的位置信息传递至控制装置 60中进行计算：四个感测点203分别为P1、P2、P3、P4，探测部的探头 101为“P”点(球体数学模型的球心)，三坐标测量机30测得并传送至控制装置60中的四个感测点203的位置信息分别为P1(x1，y1，z1)、 P2(x2，y2，z2)、P3(x3，y3，z3)、P4(x4，y4，z4)，以P1、P2、P3、P4为球面构造元素，计算并构造出一个如图4所示的球体数学模型：四个感测件201上的感测点203分别为P1、P2、P3、P4四个球面点，同时球体的半径SR是已知数(探测部10的长度)或者球体的半径SR为未知数也可，即可计算确定出P点的位置(x，y，z)，具体如下：

根据P1、P2、P3、P4到P点的距离相等且此距离为球心半径SR，据此可列出如下四个方程：

(x1－x)²+(y1－y)²+(z1－z)²＝SR² (1)

(x2－x)²+(y2－y)²+(z2－z)²＝SR² (2)

(x3－x)²+(y3－y)²+(z3－z)²＝SR² (3)

(x4－x)²+(y4－y)²+(z4－z)²＝SR² (4)

此时，由于P1(x1，y1，z1)、P2(x2，y2，z2)、P3(x3，y3，z3)、P4(x4，y4，z4) 已由三坐标测量机30测得，因此根据上述方程，控制装置60可计算出 P点的具体坐标为(x，y，z)，也即是隐藏点50的位置信息，当然，也可人工计算P点坐标为(x，y，z)，但人工效率较低。具体在本实施例中可利用控制装置60中的测量软件中设定的fsolve函数(fsolve是MATLAB 软件的一条函数，它采用最小二乘法来求解非线性方程组。)这样，使得隐藏点50的位置信息数据测量完成，克服了三坐标测量机30无法在窄小空间直接测量的弊端，在最大程度上实现了测量数据的完整性，且操作方便，可在行业内推广应用。

这样，使得隐藏点50的位置信息数据测量完成，克服了三坐标测量机30无法在窄小空间直接测量的弊端，在最大程度上实现了测量数据的完整性，且操作方便，可在行业内推广应用。

在本实施例中，控制装置60可为计算机系统，但在其他具体实施例中还可为PLC等其他控制系统，具体不做限制。

综上，通过本实用新型提供的隐藏点测量器结构和三坐标测量机系统不再需要拆除干涉件，而通过直接将探测部直接伸入干涉件之间的窄缝以使得探测部的探头抵接隐藏点，即探头的位置信息即为隐藏点的位置信息，在最大程度上实现了测量数据的完整性，而且测量稳定可靠，测量效率高。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。