專(zhuān)利名稱(chēng)：一種精密坐標(biāo)測(cè)量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，它能為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供精確的被測(cè)物體形狀的三維坐標(biāo)數(shù)值。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的三坐標(biāo)精密測(cè)量裝置工作原理如圖2所示，位于懸桿3下端的球形探頭1，用于在與被測(cè)物體2接觸的瞬時(shí)輸出一接觸信號(hào)，系統(tǒng)把懸桿3的鉛垂方向坐標(biāo)信號(hào)和縱向橫向坐標(biāo)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，懸桿3帶著其下端的球形探頭1沿縱向和橫向移動(dòng)，使球形探頭1與被測(cè)物體2的外表面全接觸一遍后，被測(cè)物體形狀的三維坐標(biāo)數(shù)值就被全部錄入計(jì)算機(jī)。由于被測(cè)物體的形狀可能千變?nèi)f化，盡管球形探頭1可能做得很小，也會(huì)發(fā)生因球形探頭1與被測(cè)物體2的接觸部位不同而發(fā)生的三個(gè)方向坐標(biāo)測(cè)量誤差。例如當(dāng)球形探頭1與水平表面接觸時(shí)是球形探頭1的底部工作，而當(dāng)球形探頭1與傾斜表面接觸時(shí)是球形探頭1的斜下部工作。此誤差的存在影響了測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的三坐標(biāo)精密測(cè)量裝置存在因球形探頭工作部位不同而發(fā)生測(cè)量誤差的缺陷，提供一種能糾正該測(cè)量誤差的坐標(biāo)測(cè)量方法及其裝置。本發(fā)明是通過(guò)下述方案予以實(shí)現(xiàn)的一種精密坐標(biāo)測(cè)量方法，它包括懸吊桿4和球體5，它是利用球體5表面上已知位置的至少四個(gè)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)出被測(cè)點(diǎn)A與上述四點(diǎn)的距離或者與距離相關(guān)的物理量來(lái)求得被測(cè)點(diǎn)A的坐標(biāo)位置。因?yàn)樵谇蝮w表面上已知四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，如果另一個(gè)未知點(diǎn)與上述四個(gè)點(diǎn)的距離確定，那么這個(gè)未知點(diǎn)的位置是確定的，也是唯一的。在本方法中未知點(diǎn)就是被測(cè)點(diǎn)A，求出被測(cè)點(diǎn)A的位置坐標(biāo)后，通過(guò)補(bǔ)償運(yùn)算就能糾正測(cè)量誤差。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述測(cè)量方法的精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，它由懸吊桿4、球體5、電阻測(cè)量裝置6和電源11組成，球體5的表面上設(shè)置有一層厚度均勻的導(dǎo)電層5-1，該導(dǎo)電層5-1是非良導(dǎo)體，球體5的表面上設(shè)置有至少四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)，電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8、電阻測(cè)點(diǎn)9和電阻測(cè)點(diǎn)10分別與電阻測(cè)量裝置6的四個(gè)輸入端相連接，電阻測(cè)量裝置6的另一個(gè)輸入端與電源11的一極相連。本發(fā)明的測(cè)量裝置在使用時(shí)把被測(cè)物體2與電源11的另一極相連，如此設(shè)置當(dāng)被測(cè)物體2與球體5在A處相接觸時(shí)，就會(huì)形成由電源11、被測(cè)物體2、球體5和電阻測(cè)量裝置6組成的導(dǎo)電回路，因?yàn)閺慕佑|點(diǎn)A處到四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)的弧長(zhǎng)距離不一樣，而導(dǎo)電層5-1是非良導(dǎo)體，所以從接觸點(diǎn)A處到四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)的電阻阻值都不同，都可以被電阻測(cè)量裝置6測(cè)出。從反方向推導(dǎo)，通過(guò)所測(cè)得阻值的不同即能確定被測(cè)物體2與球體5的接觸點(diǎn)在球體5上的位置，確定了接觸點(diǎn)位置就能通過(guò)換算來(lái)糾正測(cè)量誤差，也就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、工作可靠和容易推廣實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是傳統(tǒng)的坐標(biāo)精密測(cè)量裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
一下面結(jié)合圖1具體說(shuō)明本實(shí)施方式。它由懸吊桿4和球體5組成，它是利用球體5表面上已知坐標(biāo)位置的至少四個(gè)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)出被測(cè)點(diǎn)A與上述四點(diǎn)的電阻，從而推導(dǎo)出被測(cè)點(diǎn)A與上述四個(gè)點(diǎn)的距離，從而確定被測(cè)點(diǎn)A的坐標(biāo)位置。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖1具體說(shuō)明本實(shí)施方式。它由懸吊桿4、球體5、電阻測(cè)量裝置6和電源11組成，球體5的表面上鍍有一層厚度均勻的導(dǎo)電層5-1，該導(dǎo)電層5-1是非良導(dǎo)體，球體5的表面上設(shè)置有至少四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)，電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8、電阻測(cè)點(diǎn)9和電阻測(cè)點(diǎn)10呈四面體方位排布，電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8、電阻測(cè)點(diǎn)9和電阻測(cè)點(diǎn)10分別與電阻測(cè)量裝置6的四個(gè)輸入端相連接，電阻測(cè)量裝置6的另一個(gè)輸入端與電源11的正極相連。球體5上的接觸點(diǎn)A是這樣求出來(lái)的，用電阻測(cè)量裝置測(cè)出電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8、電阻測(cè)點(diǎn)9、電阻測(cè)點(diǎn)10處各自的電阻值r1、r2、r3和r4及四個(gè)回路并聯(lián)的總阻值r5，利用下面的聯(lián)立方程組—(101)就能求出各電阻測(cè)點(diǎn)與接觸點(diǎn)A之間的電阻值R1、R2、R3和R4，RO是系統(tǒng)阻值。
通過(guò)電阻值R1、R2、R3和R4及導(dǎo)電層5-1的電阻率就能確定接觸點(diǎn)A與各電阻測(cè)點(diǎn)的弧長(zhǎng)距離，從而確定A的位置。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式二的不同點(diǎn)是，電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8、電阻測(cè)點(diǎn)9和電阻測(cè)點(diǎn)10在球體5的表面上呈正四面體方位排布。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與實(shí)施方式二的不同點(diǎn)是，電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8和電阻測(cè)點(diǎn)10均勻分布在球體5的最大直徑圓上，電阻測(cè)點(diǎn)9位于球體5表面上與電阻測(cè)點(diǎn)7、電阻測(cè)點(diǎn)8和電阻測(cè)點(diǎn)10距離相等的位置。如此設(shè)置加工方便而且測(cè)量裝置容易校正標(biāo)定。
權(quán)利要求
1.一種精密坐標(biāo)測(cè)量方法，它包括懸吊桿(4)和球體(5)，其特征在于它是利用球體(5)表面上已知位置的至少四個(gè)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)出被測(cè)點(diǎn)(A)與上述四點(diǎn)的距離或者與距離相關(guān)的物理量來(lái)求得被測(cè)點(diǎn)(A)的坐標(biāo)位置。
2.一種精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征是它由懸吊桿(4)、球體(5)、電阻測(cè)量裝置(6)和電源(11)組成，球體(5)的表面上設(shè)置有一層厚度均勻的導(dǎo)電層(5-1)，該導(dǎo)電層(5-1)是非良導(dǎo)體，球體(5)的表面上設(shè)置有至少四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)，電阻測(cè)點(diǎn)(7)、電阻測(cè)點(diǎn)(8)、電阻測(cè)點(diǎn)(9)和電阻測(cè)點(diǎn)(10)分別與電阻測(cè)量裝置(6)的四個(gè)輸入端相連接，電阻測(cè)量裝置的另一個(gè)輸入端與電源(11)的一極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征是導(dǎo)電層(5-1)是鍍?cè)谇蝮w(5)表面上的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征是電阻測(cè)點(diǎn)(7)、電阻測(cè)點(diǎn)(8)、電阻測(cè)點(diǎn)(9)和電阻測(cè)點(diǎn)(10)在球體(5)的表面上呈正四面體方位排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，其特征是電阻測(cè)點(diǎn)(7)、電阻測(cè)點(diǎn)(8)和電阻測(cè)點(diǎn)(10)均勻分布在球體(5)的最大直徑圓上，電阻測(cè)點(diǎn)(9)位于球體(5)表面上與電阻測(cè)點(diǎn)(7)、電阻測(cè)點(diǎn)(8)和電阻測(cè)點(diǎn)(10)距離相等的位置。
全文摘要
本發(fā)明屬于精密測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。一種精密坐標(biāo)測(cè)量方法，它包括懸吊桿(4)和球體(5)，它是利用球體(5)表面上已知位置的至少四個(gè)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)出被測(cè)點(diǎn)(A)與上述四點(diǎn)的距離或者與距離相關(guān)的物理量來(lái)求得被測(cè)點(diǎn)(A)的坐標(biāo)位置。一種精密坐標(biāo)測(cè)量裝置，它由懸吊桿(4)、球體(5)、電阻測(cè)量裝置(6)和電源(11)組成，球體(5)的表面上設(shè)置有一層厚度均勻的導(dǎo)電層(5－1)，球體(5)的表面上設(shè)置有至少四個(gè)電阻測(cè)點(diǎn)，電阻測(cè)點(diǎn)分別與電阻測(cè)量裝置(6)的四個(gè)輸入端相連接。通過(guò)所測(cè)得阻值的不同即能確定被測(cè)物體(2)與球體(5)的接觸點(diǎn)在球體(5)上的位置，就能通過(guò)換算來(lái)糾正測(cè)量誤差，也就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、工作可靠和容易推廣實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1540280SQ20031010765
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者郝雙暉, 宋寶玉, 郝明暉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)