本發(fā)明涉及精密測量的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種拉線位移傳感器的接線裝置。

背景技術(shù)：

三維測量技術(shù)是工業(yè)檢測的重要組成部分，其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會(huì)直接影響精密加工、裝配等生產(chǎn)過程的誤差，如今三維測量技術(shù)的精度要求已經(jīng)由μm級(jí)向n m級(jí)提升，而且這種趨勢一年比一年迅猛。三維測量產(chǎn)品應(yīng)用廣泛、種類繁多，雖然每一類三維測量產(chǎn)品的除成本外，其操作方式、工作環(huán)境、工作效率、測量原理、測量精度也存在明顯的差異，但產(chǎn)品獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)云(x，y，z)坐標(biāo)值的最終目標(biāo)是一致的。目前應(yīng)用最廣泛的設(shè)備是激光跟蹤儀，但激光跟蹤儀成本高且不易攜帶，因此制約了三維測量技術(shù)的發(fā)展，但隨著基于拉線式位移傳感器的三維測量設(shè)備的出現(xiàn)，這一問題已經(jīng)逐漸得到解決。

拉線式位移傳感器也稱拉繩編碼器，它的功能是通過電位器將高柔韌性復(fù)合鋼絲的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為可以測量、記錄、傳輸?shù)碾娦盘?hào)，結(jié)合了角度位移傳感器和直線位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)，屬于直線位移傳感器的一種。該傳感器最初只是經(jīng)常被應(yīng)用在各種距離、速度、加速度等二維測控系統(tǒng)中，但隨著測量技術(shù)的發(fā)展，拉線式位移傳感器體以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、測量范圍廣、操作方便、價(jià)格低廉且抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢，逐漸在三維測量環(huán)境中得到廣泛使用。

拉線位移傳感器在三維測量場合中要求多條拉線(四條拉線最為常見)可匯聚于一點(diǎn)。但與激光跟蹤儀不同，拉線位移傳感器在實(shí)際測量過程中通常是固定于一個(gè)接線裝置(非標(biāo)準(zhǔn)件)上，且不說任何的接線裝置都具有一定的幾何尺寸，拉線位移傳感自身的接線頭原本就占據(jù)一定的空間位置，這就意味著多條拉線直接匯聚于一點(diǎn)只能是理想化的分析結(jié)果。

此外，常見的三維測量場合多為動(dòng)態(tài)環(huán)境，這就要求接線裝置理論上可以滿足四條拉線實(shí)時(shí)匯聚于一點(diǎn)，然而市面上還未出現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，這些因素都極大降低了系統(tǒng)測量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能滿足多條拉線的理論延長線匯聚于一點(diǎn)、保證動(dòng)態(tài)測量時(shí)測量系統(tǒng)精度的拉線位移傳感器的接線裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：包括定位主軸、多個(gè)接線滑軌、多個(gè)滑軌連接臂以及多個(gè)接線滑塊；其中，滑軌連接臂滑動(dòng)套于定位主軸上，滑軌連接臂之間通過軸套隔開；接線滑軌與滑軌連接臂一一固定連接，并繞著定位主軸擺動(dòng)將定位主軸圍于中心；該接線滑軌開有圓弧滑軌槽；所述圓弧滑軌槽從上往下延伸逐漸靠近定位主軸，越往下越平坦；接線滑塊套于所述圓弧滑軌槽內(nèi)并拉著拉線位移傳感器的拉線沿著圓弧滑軌槽滑行。

進(jìn)一步地，所述定位主軸頂端開有兩個(gè)用于固定被測物體的螺紋通孔，底端設(shè)有螺紋，通過定位主軸軸肩和螺紋螺母配合限位，確?；夁B接臂繞著定位主軸順暢轉(zhuǎn)動(dòng)而又避免出現(xiàn)滑軌連接臂在定位主軸軸向上滑動(dòng)的情況。

進(jìn)一步地，所述滑軌連接臂開有使其套于定位主軸上的圓弧通孔，該圓弧通孔兩端均設(shè)有用于安裝軸承的圓弧槽，軸承和圓弧槽之間以及軸承和定位主軸之間均為基孔制過盈配合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述接線滑軌尾部開有避免其與定位主軸發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的方形槽。

進(jìn)一步地，所述接線滑塊包括U型滑塊接線件、滑塊轉(zhuǎn)軸以及軸承滑輪；其中，U型滑塊接線件U型底部一體成型有與拉線位移傳感器接線頭連接的外螺紋圓柱，靠近U型口處開有半圓槽，滑塊轉(zhuǎn)軸安裝在該半圓槽內(nèi)，軸承滑輪套于所述滑塊轉(zhuǎn)軸上；接線滑塊接收到拉線位移傳感器拉線拉力后通過軸承滑輪沿著圓弧滑軌槽滑行。

基于上述的接線裝置，在三維測量過程中，當(dāng)接線裝置處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，容易獲取到每個(gè)拉線位移傳感器到被測點(diǎn)的實(shí)際距離，再結(jié)合每個(gè)已知的拉線位移傳感器的固定坐標(biāo)點(diǎn)，采用基于最大似然法的坐標(biāo)估計(jì)方法建立最小二乘模型，即可求得被測點(diǎn)的空間坐標(biāo)值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案引入多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的滑軌連接臂，使接線裝置的滑軌平面與拉線方向平行；引入多個(gè)與滑軌連接臂一一對(duì)應(yīng)的接線滑軌，實(shí)現(xiàn)多條拉線的理論延長線匯聚于一點(diǎn)的功能；引入多個(gè)與接線滑軌一一對(duì)應(yīng)的接線滑塊，降低傳感器接線頭在滑軌滑動(dòng)過程中的摩擦阻力，提高測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中定位主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中接線滑軌的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中滑軌連接臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中接線滑塊的分解圖；

圖6為本發(fā)明在豎直方向上的受力圖；

圖7為本發(fā)明在水平方向上的受力圖；

圖8為本發(fā)明中被測點(diǎn)的求解原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

本實(shí)施例所述的一種拉線位移傳感器的接線裝置，包括定位主軸1、四個(gè)接線滑軌2、四個(gè)滑軌連接臂3以及四個(gè)接線滑塊4。

參見附圖2所示，定位主軸1頂端開有兩個(gè)用于固定被測物體的螺紋通孔101，底端設(shè)有螺紋。

參見附圖4所示，滑軌連接臂3開有使其套于定位主軸1上的圓弧通孔301，該圓弧通孔301兩端均設(shè)有用于安裝軸承的圓弧槽302，軸承和圓弧槽302之間以及軸承和定位主軸1之間均為基孔制過盈配合結(jié)構(gòu)。

參見附圖3所示，接線滑軌2開有圓弧滑軌槽5，該圓弧滑軌槽5從上往下延伸逐漸靠近定位主軸1，越往下越平坦；接線滑軌2尾部開有避免其與定位主軸1發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的方形槽201。

參見附圖5所示，接線滑塊4包括U型滑塊接線件401、滑塊轉(zhuǎn)軸402以及軸承滑輪403；其中，U型滑塊接線件401U型底部一體成型有與拉線位移傳感器接線頭連接的外螺紋圓柱404，靠近U型口處開有半圓槽405，滑塊轉(zhuǎn)軸402安裝在該半圓槽405內(nèi)，軸承滑輪403套于所述滑塊轉(zhuǎn)軸402上。

參見附圖1所示，接線裝置裝配如下：

四個(gè)滑軌連接臂3分別通過自身的圓弧通孔301套于定位主軸1上，四者之間均設(shè)有軸套，同時(shí)在軸承的配合下，確保每個(gè)滑軌連接臂3均能繞著定位主軸1順暢地轉(zhuǎn)動(dòng)；另外，通過定位主軸1軸肩和螺紋螺母配合限位，確保不會(huì)出現(xiàn)滑軌連接臂3在定位主軸1軸向上滑動(dòng)的情況。接線滑軌2與滑軌連接臂3一一固定連接，繞著定位主軸1擺動(dòng)將定位主軸1圍于中心；接線滑塊4套于接線滑軌2的圓弧滑軌槽5內(nèi)，通過軸承滑輪403沿著圓弧滑軌槽5滑行。

接線裝置的具體運(yùn)動(dòng)作方式為：

定位主軸1固定后，將拉線位移傳感器的拉線與U型滑塊接線件401連接，接線滑塊4受到拉線的拉力F。若拉力F與圓弧滑軌槽5的支持力平行時(shí)，接線裝置處以平衡狀態(tài)。若拉力F與圓弧滑軌槽5的支持力不平行時(shí)，豎直方向上，接線滑軌2會(huì)受到一個(gè)向下的拉力F的分力F1，促使接線滑塊4向下運(yùn)動(dòng)，直至豎直方向處于平衡狀態(tài)為止，如圖6所示(圖中分力F2不影響平衡狀態(tài))；同時(shí)，水平方向上，接線滑軌2會(huì)受到一個(gè)與接線滑軌2側(cè)面垂直的拉力分力F1’，促使接線滑軌2帶動(dòng)滑軌連接臂3繞定位主軸1旋轉(zhuǎn)，直至水平方向處于平衡狀態(tài)為止，如圖7所示(圖中分力F2’不影響平衡狀態(tài))。

求解原理如圖8所示，當(dāng)接線裝置處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，四個(gè)拉線位移傳感器A、B、C、D到被測點(diǎn)E的實(shí)際距離l1、l2、l3、l4、分別為：l1＝L1+r、l2＝L2+r、l3＝L3+r、l4＝L4+r，其中L1、L2、L3、L4分別代表四個(gè)拉線位移傳感器的繩長，r表示接線滑軌2中圓弧滑軌槽5的半徑。

因此，若四個(gè)拉線位移傳感器的固定點(diǎn)坐標(biāo)A(Xa,Ya,Za)、B(Xb,Yb,Zb)、C(Xc,Yc,Zc)、D(Xd,Yd,Zd)已知，即可采用基于最大似然法的坐標(biāo)估計(jì)方法建立最小二乘模型，求得被測點(diǎn)E(X,Y,Z)的空間坐標(biāo)值。計(jì)算模型如下：

X＝(P^TP)^-1P^TL

其中，

本實(shí)施例引入多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的滑軌連接臂，使接線裝置的滑軌平面與拉線方向平行；引入多個(gè)與滑軌連接臂一一對(duì)應(yīng)的接線滑軌，實(shí)現(xiàn)多條拉線的理論延長線匯聚于一點(diǎn)的功能；引入多個(gè)與接線滑軌一一對(duì)應(yīng)的接線滑塊，降低傳感器接線頭在滑軌滑動(dòng)過程中的摩擦阻力，提高測量精度。

以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。