阅读说明：本技术 一种激光跟踪仪基站标定装置 (Laser tracker basic station calibration device ) 是由 李海涛 张譍之 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：一种激光跟踪仪基站标定装置,包含三个部分,上调整装置包括与下调整装置相连的法兰一,法兰一上部连接有承载基座二,承载基座二上固定有步进电机二,并且固定有心轴二,心轴二通过死顶尖装配体二与活动端顶尖装配体二实现定位；下层调整装置包括承载基座一,承载基座一上固定有步进电机一,并且固定有心轴一,心轴一通过死顶尖装配体一与活动端顶尖装配体一实现定位；下调整装置中的心轴一套入上调整装置中的法兰一,实现上调整装置和下调整装置的安装；下调整装置中的承载基座一的底部有用于与球铰链装配体连接的螺纹孔,球铰链装配体通过螺纹连接与下调整装置实现装配。本发明可以实现数控加工中心检测时对基准点的位置精度校准。(a laser tracker base station calibration device comprises three parts, wherein an upper adjusting device comprises a first flange connected with a lower adjusting device, the upper part of the first flange is connected with a second bearing base, a second stepping motor is fixed on the second bearing base, and a second mandrel is fixed on the second bearing base and is positioned through a second dead center assembly body and a second movable end center assembly body; the lower layer adjusting device comprises a first bearing base, a first stepping motor is fixed on the first bearing base, a first mandrel is fixed on the first bearing base, and the first mandrel is positioned through a first dead center assembly and a first movable end center assembly; a first mandrel in the lower adjusting device is sleeved into a first flange in the upper adjusting device, so that the upper adjusting device and the lower adjusting device are installed; and the bottom of the bearing base I in the lower adjusting device is provided with a threaded hole for connecting with the ball hinge assembly body, and the ball hinge assembly body is connected with the lower adjusting device through threads to realize assembly. The invention can realize the position precision calibration of the datum point during the detection of the numerical control machining center.)

一种激光跟踪仪基站标定装置

技术领域

本发明涉及光电检测技术领域，特别涉及一种激光跟踪仪基站标定装置。

背景技术

一般数控加工中心定位误差的校验方式，包括激光跟踪仪等仪器与测量方法，利用激光跟踪仪虽然在操作与测量时效性上就有时效性，但激光跟踪仪测量所用坐标为机床读数坐标，无法验证机床坐标读数是否为实际位置坐标读数，仪器的测量方法都未能有效的克服数控加工中心主轴自身误差，导致测量精度不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光跟踪仪基站标定装置，该装置基于激光跟踪原理，配合测量方法，可以实现数控加工中心检测时对基准点的位置精度校准。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种激光跟踪仪基站标定装置，包含三个部分，分别为下调整装置、上调整装置和安装于机床主轴上的球铰链装配体35；

所述的上调整装置包括与下调整装置相连的法兰一13，法兰一13上部连接有承载基座二14，承载基座二14上固定有步进电机二27，并且固定有心轴二20，所述心轴二20通过死顶尖装配体二17与活动端顶尖装配体二32实现定位；

所述的下层调整装置包括承载基座一3，承载基座一3上固定有步进电机一1，并且固定有心轴一9，所述心轴一9通过死顶尖装配体一10与活动端顶尖装配体一6实现定位；

所述的下调整装置中的心轴一9套入上调整装置中的法兰一13，实现上调整装置和下调整装置的安装；下调整装置中的承载基座一3的底部有用于与球铰链装配体35连接的螺纹孔，球铰链装配体35通过螺纹连接与下调整装置实现装配。

所述的承载基座一3上设置有用于确定运动位置的精密球一8与精密球二11。

所述的心轴二20上安装有用于确定运动位置的精密球三21。

所述的承载基座二14上安装有用于限制记录精密球位置的球碗一15、球碗二23和球碗三28；其中球碗一15与球碗二23于心轴二20两侧对称布置。

所述球碗一15安装在调整块一16上，球碗二23安装在调整块二24上，球碗三28安装在调整块29上，调整块一16，调整块二24，调整块29都安装在承载基座二14上。

所述的法兰一13与心轴一9相连接。

本发明的有益效果：

本发明基于激光跟踪原理的测量定位装置，克服现有测量技术系统误差，可以准确测量出数控加工中心几何误差，本发明所述装置，运动灵活，零件数目少，操作简单、高效；建立新的坐标系，有效避免了在测量过程中由于数控加工中心自身误差所对测量造成的影响，提高测量精度；可以利用计算机协同处理数据，实现测量的自动化。

附图说明

图1为本发明所述基准标定装置下半部分结构示意图。

图2为本发明所述基准标定装置上半部分结构示意图一。

图3为本发明所述基准标定装置上半部分结构示意图二。

图4为本发明所述基准标定装置总体结构示意图。

图5位本发明所述基准标定装置靶镜四种极限位置示意图。

其中：1步进电机一，2电机座一，3承载基座一，4调整丝杠一，5轴承座一，6活动端顶尖装配体一，7轴承座二，8精密球一，9心轴一，10死顶尖装配体一，11精密球二，12摩擦轮一，13法兰一，14承载基座二，15球碗一，16调整块一，17死顶尖装配体二，18工作台，19法兰二，20心轴二，21精密球三，22靶镜，23球碗二，24调整块二，25摩擦轮二，26电机座二，27步进电机二，28球碗三，29调整块三，30轴承座二，31调整丝杠二，32活动端顶尖装配体二，33调整块四，34球碗四，35球铰链装配。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明所述基准标定装置下半部分，在进行装配时，首先在承载基座一3上通过螺钉装配电机座一2，之后将步进电机一1装配固定至电机座一2之上；接下利用活动端顶尖装配体6与死顶尖装配体10对心轴9进行装夹定位，以使得心轴一9与连接在电机座一2上的摩擦轮一12成功对接；另外调整丝杠一4通过连接轴承座一5、活动顶尖装配体一10、轴承座二7，形成丝杠螺母副，在转动调整丝杠一4的同时，实现活动顶尖装配体10的调整，以完成对心轴9的装夹定位，同时在承载基座一3上通过螺纹连接装有两用于测量定位的精密球一8与精密球二11；球铰链装配体35通过螺纹连接与承载基座一3连接；

参见图2、图3，本发明所述基准标定装置上半部分，在进行装配时，首先在承载基座二14的下方安装法兰一13，用于与心轴一9相连接；之后将电机座二26与步进电机二27通过螺钉连接后与承载基座二14相固定；另外心轴二20与心轴一9的装夹方式类似，由活动顶尖装配体二32与死顶尖装配体二17进行装夹固定，其中，活动顶尖装配体二32同样可通过调整丝杠二31进行位置的调整，以便于对心轴二20的装夹固定；心轴二20与法兰二19相连接，法兰19与连有靶镜22的工作台18利用螺钉相连接；在心轴二20两侧有通过螺钉固定的调整块二24与调整块一16，两调整块分别用于调整球碗二23与球碗一15的位置，球碗二23与球碗一15用于记录与心轴二20用螺钉相固定的精密球21在心轴二20发生转动时的位置；在电机座二26后部同样有一调整块29上固定有球碗三28，球碗三28用于承载精密球二11；承载基座二14下部同样固定有用于调整球碗四34的调整块四33，其中球碗四34用于承载精密球一8。

下面根据图4，图5介绍本装置的测量使用方法：

参见图4，为本发明所述基准标定装置总体结构示意图，在对于本装置装配完成后，通过球铰链装配体35与被测量数控加工中心主轴相连接。下来进行基准点的测量工作，图4为本测量装置所述初始位置

(1)利用超高精度三坐标标定基站标定仪的几何参数，标定得出心轴一9和心轴二20之间的距离，垂直度等；

(2)建立基站标定仪的坐标系，根据基站标定仪的几何参数推导出靶镜的四个空间位置，四个空间位置如图5所示；

(3)安装基站标定仪与主轴上，调整标定仪的姿态，并通过调整球铰链装配体35完成其与激光跟踪仪的对光；

(4)使用激光跟踪仪记录在初始位置的距离测长读数，并记距离为l₁，坐标p₁(x₁,y₁,z₁)；向步进电机二27输入信号，同样会使得摩擦轮二25带动心轴二20发生逆时针转动，心轴二20的转动会使得精密球三21由一开始位于球碗二23中转动至球碗一15中去，由此产生了靶镜22的第二个位置，并用激光跟踪仪测量，记距离为l₂，坐标p₂(x₂,y₂,z₂)；向步进电机一1输入信号，心轴一9逆时针转动，使得精密球一8位置发生变化，使得精密球一8与球碗四34配合，进而产生了靶镜22的第三个位置，通过激光跟踪仪记距离为l₃，坐标p₃(x₃,y₃,z₃)向步进电机二27输入信号，令心轴二20顺时针转动，带动精密球三21运动至球碗二23中，利用激光跟踪仪记此时靶镜22距离为l₄，坐标p₄(x₄,y₄,z₄)，此为第四个位置。

(5)进行数据分析工作，在测量得到如图5所示四个极限位置点距离后，利用GPS定位原理，

利用两点之间距离公式可得出三元高次非线性冗余方程组：

求出p(x,y,z)。

综上所述，本发明的基站标定装置，具有良好的定位精度，可以有效消除数控加工中心本身所带有的误差，更好的完成对数控加工中心定位误差的测量，完成高精度、快速有效的测量，并且此装置结构简单，零件数目较少，装配容易，操作简单，快捷。