一種新型三維調(diào)整測量基座研究設(shè)計

摘 要：本文介紹了一種新型三維調(diào)整測量基座，設(shè)計了測量基座的機(jī)械結(jié)構(gòu)，闡述了測量基座的具體調(diào)節(jié)方法及使用注意事項(xiàng)、產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)與創(chuàng)新意義以及產(chǎn)品的社會價值。該測量基座能夠?qū)崿F(xiàn)繞三個相互垂直軸的微角度調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，調(diào)節(jié)精度高，操作方便。該產(chǎn)品已獲實(shí)用新型專利，專利號為：ZL2017 2 006322.0。

關(guān)鍵詞：三維調(diào)整 測量基座 設(shè)計

Research and Design of a New Type of Three-dimensional Adjustment and Measuring Base

Yu Jinghua

Abstract：This article introduces a new type of three-dimensional adjustment measuring base， designs the mechanical structure of the measuring base， expounds the specific adjustment methods and the precautions of the measuring base， the innovation points and significance of the product， and the social value of the product. The measuring base can realize micro-angle adjustment around three mutually perpendicular axes， and has a simple structure， low cost， high adjustment accuracy and convenient operation. The product has obtained a utility model patent， and the patent number is： ZL2017 2 006322.0.

Key words：three-dimensional adjustment， measuring base， design

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，三維測量技術(shù)在自動化生產(chǎn)、質(zhì)量控制、反求工程、CAD/CAM、生物醫(yī)學(xué)工程以及機(jī)器人視覺等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文涉及測量基座技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的一些測量基座的機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，成本也高。針對這一現(xiàn)狀，設(shè)計了一種新型測量基座，該裝置能實(shí)現(xiàn)繞三個相互垂直軸的微角度調(diào)整，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)精度高，使用維修方便。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

測量基座主要是考慮在激光測量方面的應(yīng)用，基座的作用就是使激光器射出的激光束反射回到“某一特定的點(diǎn)”上，反射光束能否回到特定的點(diǎn)將直接影響測量精度。本設(shè)計旨在解決上述技術(shù)問題，三維調(diào)整基座（帶支座）結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，圖2為三維調(diào)整基座（不帶支座）結(jié)構(gòu)三維圖，圖3為三維調(diào)整測量基座完整結(jié)構(gòu)三維圖。

1-支座、2-X-Y軸基座、3-Y軸基板、4-X軸基板、4（1）-U型口凹槽、5-Z軸鎖定板、6、7-X-Z軸調(diào)整座、8-Y軸支座、9-Z軸、10-第一調(diào)整螺釘、11-第二調(diào)整螺釘、12-第三調(diào)整螺釘、13-定位螺釘、14-第四調(diào)整螺釘、15-X軸座板

為了進(jìn)一步看清楚測量基座的結(jié)構(gòu)，幫助我們理解該測量基座的工作原理和使用方法，其主要組成零部件三維圖如圖4所示。

參照圖1-4，一種新型三維調(diào)整測量基座主要包括：支座1、X-Y軸基座2、Y軸基板3、X軸基板4、U型口凹槽4（1）、Z軸鎖定板5、X-Z軸調(diào)整座6、7、Y軸支座8、Z軸9、-第一調(diào)整螺釘10、第二調(diào)整螺釘11、第三調(diào)整螺釘12、定位螺釘13、第四調(diào)整螺釘14、X軸座板15。

Y軸基板3通過螺釘固定在支座1上，X-Y軸基座2設(shè)置在Y軸基板3上，Y軸基板3兩側(cè)設(shè)有Y軸支座8。Y軸座板兩側(cè)對稱開有槽，槽深小于Y軸小端直徑2mm。X-Y軸基座2上設(shè)有U型開口的X軸座板15，X軸基板4與X軸座板通過3個銷釘連接，X軸座板上為腰型孔，X軸基板4在X-Y基座2上一定范圍內(nèi)可擺動。X軸座板15上的兩個U型端上分別設(shè)有X-Z軸調(diào)整座6、7，X軸基板4上的U型開口處設(shè)有Z軸9，反射鏡（圖3上方長梁前側(cè)面）通過Z軸鎖定板5安裝在Z軸9上。X-Y軸基座2上對稱設(shè)有第一調(diào)整螺釘10并通過鎖緊螺母固定，X-Y軸基座2上設(shè)有定位螺釘13，X-Z軸調(diào)整座6和X軸調(diào)整座7上方均設(shè)有第二調(diào)整螺釘11并通過鎖緊螺母固定，X-Z軸調(diào)整座6一側(cè)設(shè)有兩個第三調(diào)整螺釘12并通過鎖緊螺母固定，X軸基板4上左右對稱設(shè)有四個第四調(diào)整螺釘14并通過鎖緊螺母固定，X軸基板4底端設(shè)有與X軸座板15的U型開口相匹配的U型口凹槽4（1）。

3 調(diào)整方法及注意事項(xiàng)

該測量基座能實(shí)現(xiàn)繞三個相互垂直軸的微角度調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對反射鏡的調(diào)整，保證激光束經(jīng)反射鏡反射后回到“某一特定的點(diǎn)”上，具體調(diào)整方法如下：

繞X軸轉(zhuǎn)動的調(diào)整：調(diào)整前先松開X軸基板兩側(cè)各設(shè)的兩個第四調(diào)整螺釘，然后通過微調(diào)第二調(diào)整螺釘11來調(diào)整X軸基板4的傾斜角度，調(diào)整好后鎖緊兩側(cè)第四調(diào)整螺釘14，實(shí)現(xiàn)繞X軸轉(zhuǎn)動的調(diào)整。

繞Y軸轉(zhuǎn)動的調(diào)整：調(diào)整前松開Y軸座板上的4個定位螺釘，通過調(diào)節(jié)Y軸座板上的兩個第一調(diào)整螺釘，使Y軸座板繞Y軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)整好后鎖緊4個定位螺釘，實(shí)現(xiàn)繞Y軸的微角度轉(zhuǎn)動。

繞Z軸轉(zhuǎn)動的調(diào)整：調(diào)整前輕微松開反射鏡上的Z軸鎖定板5，然后微調(diào)第三調(diào)整螺釘12，調(diào)整好后鎖緊Z軸鎖定板5，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動的微調(diào)。

該測量裝置屬于精密儀器，在調(diào)節(jié)的過程中，力度要輕柔，不要用力過猛，以免損壞精密零件，影響裝置的測量精度和使用壽命。

4 創(chuàng)新點(diǎn)與創(chuàng)新意義

4.1 創(chuàng)新點(diǎn)

創(chuàng)新點(diǎn)1：X軸座板與X軸基板的配合，通過三個銷釘定位，4個螺釘鎖緊。為了實(shí)現(xiàn)X軸基板相對X軸座板的小范圍轉(zhuǎn)動，X軸座板上的孔為腰型孔，U型口上開有儲油槽，如圖5所示。

創(chuàng)新點(diǎn)2：Y軸座板兩側(cè)對稱開有槽，槽深小于Y軸小端直徑2mm，通過4顆定位螺釘連接，Y軸座板和Y軸基板平行時，兩板間間距2mm，調(diào)整使Y軸座板可以繞Y軸（見圖4）小角度轉(zhuǎn)動。Y軸座板如圖6所示。

創(chuàng)新點(diǎn)3：殷鋼（反射鏡）與Z軸孔軸小間隙配合（H6/h5），通過Z軸鎖定板固定，兩個第三調(diào)整螺釘12關(guān)于Z軸對稱，螺釘頂緊后反光鏡不會繞Z軸轉(zhuǎn)動。

4.2該項(xiàng)目的創(chuàng)新意義

（1）解決了***研究所利用測量基座進(jìn)行激光精密測距方面的技術(shù)問題，同時為其它企業(yè)解決類似問題提供了技術(shù)支持;

（2）降低了成本，調(diào)節(jié)精度高，安全可靠、操作方便，應(yīng)用價值較高，贏得了市場競爭優(yōu)勢;

（3）積累了創(chuàng)新設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，提升了團(tuán)隊(duì)整體研發(fā)能力。

5 該項(xiàng)目的社會價值

（1）在科技創(chuàng)新方面，該產(chǎn)品通過結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了測量基座三個相互垂直軸的微角度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)方法具有科學(xué)性、創(chuàng)新性和可行性，8個月就獲得實(shí)用新型專利授權(quán);

（2）在學(xué)術(shù)價值方面，該產(chǎn)品在功能方面的實(shí)現(xiàn)方法，對其它類似產(chǎn)品有著啟發(fā)思維和借鑒的作用;

（3）在交流合作方面，產(chǎn)品設(shè)計巧妙，安全可靠，性價比高，解決了企業(yè)在精密測量方面的問題，滿足客戶要求，為后期進(jìn)一步合作打下基礎(chǔ);

（4）在社會民生方面，產(chǎn)品商品化后為企業(yè)帶來大量創(chuàng)收，從而提供更多的就業(yè)崗位，具有非常積極的意義。

6 結(jié)語

產(chǎn)品試制完成后，進(jìn)行安裝測試，調(diào)節(jié)比較方便，測量精度高，可達(dá)0.01mm，能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。交付廠家使用后，客戶反映，使用維修方便，性能穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對精密測量技術(shù)和測量裝置的要求越來越高，對精密測量設(shè)備的需求呈明顯上升趨勢。精密設(shè)備由于設(shè)計生產(chǎn)門檻高，利潤比較豐厚，能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的良性發(fā)展，前景看好。

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