一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置

1、一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置CN202239806U摘要摘要本實用新型提出了一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，裝置包括主體固定組件和四個偏角測量機(jī)構(gòu)，四個偏角測量機(jī)構(gòu)成“十”型安裝在主體固定組件上，每個偏角測量機(jī)構(gòu)包括角度傳感器，觸桿和球形觸頭，相對的角度傳感器測量軸平行，相鄰的角度傳感器測量軸垂直，相對的兩個球形觸頭的球心連線與另外兩個相對的球形觸頭的球心連線垂直，且兩條球心連線與

2、外部機(jī)械加工臂中心軸線均相交。測量時，通過四個球形觸頭分別兩次在自由曲面上劃出曲線，形成正交平面，對外部機(jī)械加工臂中心軸線進(jìn)行角度修正，進(jìn)而得到待測點的法向矢量。本方法測量數(shù)據(jù)點較少，省去了曲面擬合的復(fù)雜過程，在測量大曲率曲面時精度滿足實際要求，便于應(yīng)用。權(quán)利要求權(quán)利要求(3)1.一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：包括一個主體固定組件和四個偏角測量機(jī)構(gòu)；每個偏角測量機(jī)構(gòu)包括角度傳感器，觸桿和球形觸頭，觸桿外端與球形觸頭

3、相連，觸桿另一端與角度傳感器測量軸固定連接，角度傳感器測量觸桿帶動角度傳感器測量軸轉(zhuǎn)動的角度；主體固定組件包括連接底座和盒體，連接底座與盒體固定相連，連接底座與外部機(jī)械加工臂固定相連，盒體側(cè)面均布有四個徑向凹槽，四個徑向凹槽呈十字形分布，四個偏角測量機(jī)構(gòu)分別放置在四個徑向凹槽內(nèi)，并且分別通過各自的角度傳感器與盒體固定連接，位置相對的兩個偏角測量機(jī)構(gòu)的角度傳感器測量軸平行，位置相鄰的兩個偏角測量機(jī)構(gòu)的角度傳感器測量軸垂直，位置相對的兩個偏

4、角測量機(jī)構(gòu)的球形觸頭的球心連線與另外兩個位置相對的偏角測量機(jī)構(gòu)的球形觸頭的球心連線垂直，且兩條球心連線與外部機(jī)械加工臂中心軸線均相交，每個偏角測量機(jī)構(gòu)的觸桿在其與角度傳感器連接的一端端部還通過復(fù)位拉簧與盒體連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：還包括有觸桿限位板，所述觸桿限位板為中心對稱的板狀結(jié)構(gòu)，固定在盒體背對連接底座的一側(cè)，且觸桿限位板中心軸線與外部機(jī)械加工臂中心軸線共線，觸桿限位板用于確

5、定觸桿的初始外偏角。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：還包括有近距觸碰報警器，近距觸碰報警器固定在觸桿限位板上，用于測量裝置與自由曲面的距離，并在測量裝置與自由曲面的距離小于設(shè)定值時發(fā)出警報，防止裝置與自由曲面的距離過近。說明說明一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及測量檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置。背景技術(shù)[0002]在機(jī)械加工領(lǐng)域中

6、，柔性制孔是對薄壁結(jié)構(gòu)柔性鉆鉚的重要環(huán)節(jié)，鉚接點孔位的垂直度直接影響到壁板鉚接質(zhì)量，在飛機(jī)、高速列車等蒙皮、壁板曲度高度復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域，對柔性制孔的法向找正提出了很高的要求。由于蒙皮多采用鉚接結(jié)構(gòu)，鉆孔法向精度超差導(dǎo)致的孔質(zhì)量缺陷將直接影響蒙皮的氣動外形乃至部件結(jié)構(gòu)的安全性能。飛機(jī)蒙皮一般很薄，并具有復(fù)雜[0011]所述一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：包括一個主體固定組件和四個偏角測量機(jī)構(gòu)；每個偏角測量機(jī)構(gòu)包括角度傳

7、感器，觸桿和球形觸頭，觸桿外端與球形觸頭相連，觸桿另一端與角度傳感器測量軸固定連接，角度傳感器測量觸桿帶動角度傳感器測量軸轉(zhuǎn)動的角度；主體固定組件包括連接底座和盒體，連接底座與盒體固定相連，連接底座與外部機(jī)械加工臂固定相連，盒體側(cè)面均布有四個徑向凹槽，四個徑向凹槽呈十字形分布，四個偏角測量機(jī)構(gòu)分別放置在四個徑向凹槽內(nèi)，并且分別通過各自的角度傳感器與盒體固定連接，位置相對的兩個偏角測量機(jī)構(gòu)的角度傳感器測量軸平行，位置相鄰的兩個偏角測量機(jī)構(gòu)

8、的角度傳感器測量軸垂直，位置相對的兩個偏角測量機(jī)構(gòu)的球形觸頭的球心連線與另外兩個位置相對的偏角測量機(jī)構(gòu)的球形觸頭的球心連線垂直，且兩條球心連線與外部機(jī)械加工臂中心軸線均相交，每個偏角測量機(jī)構(gòu)的觸桿在其與角度傳感器連接的一端端部還通過復(fù)位拉簧與盒體連接。[0012]所述的一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：還包括有觸桿限位板，所述觸桿限位板為中心對稱的板狀結(jié)構(gòu)，固定在盒體背對連接底座的一側(cè)，且觸桿限位板中心軸線與外部加工臂

9、中心軸線共線，觸桿限位板用于確定觸桿的初始外偏角。[0013]所述的一種測量自由曲面任意點處法向矢量的裝置，其特征在于：還包括有近距觸碰報警器，近距觸碰報警器固定在觸桿限位板上，用于測量裝置與自由曲面的距離，并在測量裝置與自由曲面的距離小于設(shè)定值時發(fā)出警報，防止裝置與自由曲面的距離過近。[0014]有益效果[0015]本發(fā)明通過四個兩兩正交的偏角測量組件與自由曲面接觸，擬合得到兩條正交曲線，兩條正交曲線與外部機(jī)械加工臂中心軸線形成正交平

10、面，通過在正交平面內(nèi)求取曲線在待測點處的法向矢量，對正交平面進(jìn)行角度修正，最后求取修正后的正交平面與自由曲面交線在待測點處的法向矢量，即為自由曲面上待測點處的法向矢量。本方法采用曲線擬合代替了曲面擬合，相對與曲面擬合法較為簡單，測量數(shù)據(jù)點較少，省去了曲面擬合的復(fù)雜過程，而且在測量大曲率曲面時精度也能滿足實際要求，便于應(yīng)用。由于采用接觸式測量方法，數(shù)據(jù)采集結(jié)果準(zhǔn)確，測量精度較高，并可有效降低裝置成本，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活，可靠性高、生產(chǎn)