便携式坐标测量机无线传输技术分析

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1、第一章绪论尺寸测量概念也应运而生。随着工业自动化程度的提高，精密三维坐标测量技术已经是现代工业中不可或缺的测量手段，并且在测量的方式、范围、精度等各个方面被提出了更高的要求，为满足这些测量要求，涌现出多种精密三维坐标测量仪器。目前常规尺寸测量精度已经达到了一定的极限，发展空间已经不大，精密坐标测量技术的发展方向逐渐明晰为三条主线：大尺寸测量、小尺寸测量和便携式的中高精度坐标测量。基于科技与生产的需求，研究开发能满足现场测量要求的便携式三维坐标测量系统已成为测量领域的一大热点，并受到了各个国家的高度重视，近一两年取得了突破性的进展，有成型产品推出并成功应用于测量和装配现场。

2、目前市场上推出的便携式坐标测量机PCMM(PortableCoordinatesMeasuringMachine)主要有关节臂式、工业近景摄像式和手持探头式【l】o1．1．2光笔式三坐标测量机本课题组于2000年开始研究一种手持探头式(光笔式)摄像机视觉便携三维坐标测量机(图1．1)，至目前为止已经掌握了该项技术的核心内容，具有了初步的成果，已经进入试用和改进阶段。该三维测量系统结构简单，由一支光笔(光靶标)、一台或两台高分辨率CCD摄像机、一台装有测量数据处理等软件程序的计算机、以及其它一些附件【5】。计算机内还装有视频采集卡，负责视频图像的采集。附件包括图像数据传输线

3、、测头触发控制线。被测体图1．1光笔式三坐标测量机系统结构图本测量系统使用简单，测量系统组建快速灵活。把摄像机架设在待测物体的旁边，用光笔触测物体上感兴趣的点，使用光笔端控制摄像机即可完成数据的采2第一章绪论集，计算机可以对图像实时处理，计算出控制点的三维坐标，并实时显示、存储坐标值，计算机还可以对数据进行更深一步的数据处理，以得出需要的物体几何量信息。因为摄像机摄取的是光笔上LED的像而不是触测点处的像，所以图像的质量好，易于处理和提高精度，而且图像质量不受被涣9物体的几何形状、表面曲率和材质的影响。因为只要相机能看到光笔上的LED灯便可以测量，所咀有些难测的位置或盲点

4、。可以通过改变光笔笔杆的长度和形状，亦可进行测量。这样就避开了以往的光学测量法无法解决的问题。1．1．3关节臂式三坐标测量机关节臂式坐标测量系统由多个关节构成，安装有测量探头的测量臂为测量端，可由人牵引在物体表面滑动扫描。机械臂的关节上装有角度传感器，可以实时测量关节的转动角度，根据臂长和各关节的转动角度计算出测量点的三维坐标。整个系统各个部分组成如图1．2所示[61。糖图1．2关节臂式坐标测量机系统结构图图中1是测量机的基座，它可以方便地安装在被测对象的现场。基座1还可以做成磁性座，能吸附在被测工件或机器上。测量机有一系列的臂4，它们可毗绕相邻关节灵活转动．其关节结合处

5、装有编码器，如图中3所示，用以测量两个臂的相对转角。为转动灵活某些关节还配有平衡部分6。臂4上贴有测温元件，可以对臂的温度误差进行补偿。与基座1相连的臂成为第一节，在最后一节臂的末端装有触发测头5，用手抓住与它邻近的臂，可以方便地探测被测工件内外表面上的各个点”j。这种关节臂式坐标测量机的主要优点有№l：1、量程大、体积小、重量轻，对于传统的正交式三坐标测量机，必须选择第一章绪论足够大的测量平台，保证测量机的运动轴和标尺足够长才能测量较大的工件。一台测量范围超过1m的测量机重量以吨计。而关节臂式坐标测量机可以将臂折叠起来，放入专用皮箱中，其测量范围却一点也不逊色。例如测量

6、3m范围内的点，必要的条件仅需各臂的长度总和超过3m。如果关节臂与关节臂之间不形成运动障碍，在理论上测量机可探及半径为3m的球内的任意点。一台最大探测距离为3．7m的关节臂式坐标测量机，其主要部件的重量仅有lOkg左右，可以装在小箱子中随意携带。2、可以方便的在现场进行测量，甚至装在被测工件或机器上。这是由其便携性和定位方便的特点决定的。这也是关节臂式坐标测量机与传统正交三坐标测量机相比的最大优势。3、运动灵活、活动部分质量小，可以探测工件或机器上用光学方法不易探及的点。4、价格便宜，一台关节臂式坐标测量机的价格仅为同等测量范围的正交式三坐标测量机的约五分之一。例如：一台

7、测量范围为3m的正交三坐标测量机的价格约为200多万元，而同样测量范围的关节臂式坐标测量机大约仅需四十万元。5、由于其柔性的特点和采用人手操作，与正交式三坐标测量机相比，测量速度快，且无需考虑路径优化等问题。因此，关节臂式坐标测量机使用更加灵活、快捷。．以上两种便携式坐标测量机是天津大学正在进行研究开发的项目。从光笔式三坐标测量机系统结构图中可以看出，摄像机与计算机的数据和控制信号的传输采用的是有线传输方式。从关节臂式坐标测量系统结构图中可以看出，测量机构(关节臂)与数据处理机构(计算机)的数据传输也是采用有线传输方式。有线传