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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108827187A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810850037.1(22)申请日2018.07.28(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人王昭高建民齐召帅黄军辉何曾范邢超(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)G01B21/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统(57)摘要本发明一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,该测量系统包括工作台、控制器和数据处理及分析系统,以及设置在工作台上的结构光测量系统、顶尖与转台系统和三坐标测量系统;结构光测量系统用于高速测量工件的复杂曲面;三坐标测量系统用于测量工件的复杂精细部分,保证该部分高精度、可靠的测量数据的获取;该三坐标测量系统的测量数据还被用以建立工件的测量基准;顶尖与转台系统用以夹持及带动工件旋转,结合结构光测量系统,获取工件不同角度下的测量数据;最后,三坐标测量系统与结构光测量系统的测量数据进行坐标系统一,获取工件的全型面三维轮廓。本发明集成了三坐标测量系统的高精度、可靠的优点与结构光测量系统的高速测量等优点。CN108827187ACN108827187A权利要求书1/2页1.一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,该测量系统(100)包括工作台(5)、控制器(6)和数据处理及分析系统(7),以及设置在工作台(5)上的结构光测量系统(1)、顶尖与转台系统(2)和三坐标测量系统(4);其中,顶尖与转台系统(2),用于对工件(3)的夹持、旋转并提供当前精度角度信息;结构光测量系统(1)包括一个或者多个结构光测头,用于高速测量工件(3)的复杂曲面;三坐标测量系统(4),用以高精度测量工件(3)的复杂、精细部分或内孔结构;控制器(6),用以集成控制结构光测量系统(1)、顶尖与转台系统(2)以及三坐标测量系统(4)保证各系统协同工作,顺利完成工件测量;数据处理及分析系统(7),用以处理结构光测量系统(1)、顶尖与转台系统(2)以及三坐标测量系统(4)所获取的测量数据,包括三维数据获取、各测量数据间的坐标系统一、数据存储、显示及误差分析与评定,以及检测报告输出。2.根据权利要求1所述的一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,结构光测量系统(1)包括七个结构光测头,分别为第一结构光测头至第七结构光测头(1a-1g),每个结构光测头至少包括一个相机和一个投影仪;测量时,结构光测头中的投影仪向工件(3)投影预设图案,相机负责拍摄,经过数据处理及分析系统(7)处理拍摄图像,得到工件(3)的三维轮廓数据。3.根据权利要求2所述的一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,第一结构光测头至第七结构光测头(1a-1g)在工件(3)周围不同高度、不同角度下布置,测量时,各个结构光测头在控制器(6)的控制下协同工作,测量不同高度、角度视场下的工件(3)相应部位;第一结构光测头至第七结构光测头(1a-1g)相对于三坐标测量系统(4)位置固定且相对位置精确已知,这些位置信息用以生成各个结构光测头相对于三坐标测量系统(4)的坐标系的旋转、平移变换矩阵,进而根据这些矩阵,将不同高度视场下的测量数据统一到三坐标测量系统(4)的坐标系中。4.根据权利要求1所述的一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,顶尖与转台系统(2)包括顶尖及立柱(20),以及转台(21),其中,工件(3)的底部设置在转台(21)上,其侧壁及顶部通过顶尖及立柱(20)固定,并能够带动工件(3)旋转,配合结构光测量系统(1)以保证工件360度的三维轮廓数据获取;且顶尖与转台系统(2)还用以提供高精度的角度定位数据,这些数据用以生成旋转、平移坐标变换矩阵,用以将不同角度视场下的测量数据的坐标系进行统一。5.根据权利要求1所述的一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,结构光测量系统(1)测量工件时,以保证高速、高精度测量为原则,或多个结构光测头同时独立测量,或时间上相互衔接地测量工件,以避免相邻结构光测头间的相互干扰。6.根据权利要求1所述的一种用于对工件进行三维轮廓测量的测量系统,其特征在于,三坐标测量系统(4)按照典型接触式三坐标测量机的方式,对工件的复杂精细结构进行测量,避免了结构光测量系统(1)受工件结构、表面反射特性以及金属高反光表面的影响,提供高精度、可靠的测量数据;且三坐标测量系统(4)的测量数据用以建立整个工件的测量基准。7.根据权利要求1所述的一种用于