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1、III 便携式三坐标测量机翻转测台设计与研发 摘 要 随着工业技术的不断发展，对测量技术的要求也越来越高。为了满足不同要求的 测量技术本文提出了翻转测台式三坐标测量机的设计。本论文主要阐述了便携式三坐 标测量机转台的设计过程。主要内容包括转台传动系的设计和转台的控制。其中传动 系的设计包括电机的选择、齿轮的设计、传动轴的设计、联轴器、轴承设计及校核等； 控制过程包括电机的控制、测台定位控制以及测台水平位置的调节控制。 本论文还阐述了在 CAD/CAE/CAM 中图形变换的基本原理，为三坐标测量机物体旋 转测量提供了理论基础。论文在设计过程中还包括了翻转测台夹具等附属部件的设计。 关键词：便携式
2、三坐标测量机，翻转测台，设计，控制 Abstract With the continuous development of industrial technology, there are increasingly high requirements of the measuring technology. To meet the different requirements of the measurement technique, this paper proposes the design of Flip test desktop CMM. The thesis chiefly expo
3、unds the design of the turntable of portable coordinate measuring machine. The main contents include the control of turntable and the design of the power train of turntable. For one thing, the design of the power train consists of the choice of motor, the design of gear, the design of shaft, couplin
4、g and the design of bearing and calibration, etc.; for another, the process of control includes the control of motor, and the position of measuring station and the regulation of the horizontal position of measuring station. Besides, this paper not only describes the basic principles of graphics tran
5、sformation in the CAD / CAE / CAM which provides a theoretical basis for the object rotation of coordinate measuring machine, but also involves the design of ancillary components in the design process, such as fixture of flip test platform design. Key words: Portable Coordinate Measuring Machine, Fl
6、ip Test Platform, Design, Control V 目目 录录 前前 言言 1 1 1 绪论.2 1.1 引言 .2 1.2 国内外三坐标测量机研究现状.2 1.3 本课题研究目的.3 1.4 本课题研究主要内容.3 1.5 本章小结.4 2 三坐标测量机图形变换 5 2.1 二维图形的几何变换.5 2.1.1 基本原理 .5 2.1.2 平移变换.7 2.1.3 旋转变换.8 2.2 三维图形几何变换.9 2.2.1 三维平移变换.9 2.2.2 三维旋转变换.9 2.2.3 三坐标测量机上被测物体坐标的变换10 2.3 本章小结12 3 转台驱动系统的设计 .13 3.
7、1 电机的选择13 3.2 齿轮组的设计14 3.2.1 齿轮材料及各参数的选择和计算14 3.2.2 齿轮的校核15 3.3 联轴器设计16 3.4 传动轴的设计17 3.6 测台夹具的设计18 3.6 本章小结19 4 控制、调节装置的设计 .20 4.1 电机的控制20 4.2 翻转测台锁止控制 25 4.3 水平位置的调节 26 4.4 本章小结27 结结 论论 2828 致致 谢谢 2929 参考文参考文献献 3030 1 前前 言言 随着科学技术的发展，三维测量工具广泛运用到现代工业中，其中三坐标测量机 占主导作用。但是随着技术的不断提高，对三坐标测量机的要求也不断提高。例如对 于
8、一些零件需要进行底部某些特殊特的征体打点测量，而传统的三坐标测量机在进行 一次定位后就不能对底部这些特殊的特征体进行测量打点。所以为了能实现对被测物 体底部局部特征体进行测量而又不改变原来定位的基础上，本论文中设计开发了这种 旋转式可翻转平台。本文中所设计的三坐标测量机翻转平台可实现绕 Y 轴进行 360 度 旋转。另外现代技术的不断发展对测量环境的要求也不断提高，例如在汽车维修厂对 一些汽车零部件如果用传统实验室的三坐标测量机进行测量会浪费大量的时间，而本 设计提出的便携式三坐标测量机可以用车载现场测量，同时也能满足对上述特殊部件 的测量。 本文通过理论分析后建立出了便携式三坐标测量机翻转测
9、台的结构模型并通过三 维制图软件 UG 建立便携式三坐标测量机的简易模型；通过计算、校核设计出系统传 动机构所需要的齿轮、传动轴、联轴器等，并通过机械、电机手册选出所需要的电机 及轴承等其他零部件；通过控制电机实现转台的旋转，在电机断电时通过电磁制动器 对转轴锁止实现转台的定位，另外本文在控制过程中还阐述了仪器水平位置的调节。 由于作者水平有限，论文中难免有不少缺点和不足之处，恳请老师和广大读者批 评指正。 1 绪论绪论 1.1 引言引言 随着 CAD/ CAM 技术的发展，机械产品，特别是具有复杂外形即具有空间自由曲面 的机械零部件(如汽车、飞机、发动机的零部件、塑料成形模具等)的线图构思、
10、线图 输人和数据准备，成为影响 CAI 性能和效率的最突出的问题，同时也成为 CAM, CNC 数 控机床编程中难度最大、用时最多的问题。随着坐标测量机(CMM)技术的不断成熟和 CIM 集成技术的发展，人们开始认识到通过 CMM 对产品物理模型的点位检测，可以解决 零部件的线图输人和数据准备等问题，并在汽车外形设计和模型设计等方面进行了初 步尝试。 目前在实验室或计量室中广泛使用的 CMM 是一种集机械、光学、电子、数控技术 和计算机技术为一体的大型精密智能化仪器，可对各种形状复杂的零部件进行几何参 数测量，尤其是近年来随着 CAD/CAM 技术在制造业中的广泛应用，CMM 在提高产品质量、
11、 缩短生产周期及新产品开发中起到了重要的保证作用。成为现代工业检则、质量控制 和制造技术中不可缺少的重要仪器。 1.2 国内外三坐标测量机研究现状国内外三坐标测量机研究现状1 世界上第一台测量机是在 1959 年由英国制造的。现在，国内外使用已经相当普遍。 根据国际专业咨询咨询公司统计，三坐标测量机的销售增长率在 7% - 25%左右。发达 国家拥有量较高，但增长率逐年下降，大约为 7%一 10%;发展中国家拥有量较低，但增 长率不断提高，大约为 15%-25%。目前，国内外三坐标测量机正迅速发展，世界上生产 测量机的厂商己超过 50 家，品种规格也己达 300 种以上。 （1）国外概况 国外
12、三坐标测量机（CMM）生产厂家较多，系列品种也较多，大多 都具有划线功能。著名的国外生产厂家有德国的蔡司（Zeiss）和莱茨（Leitz） 、意大 利的 DEA、美国的布朗-夏普（Brown unsigned int locality,locality0,locality90,locality180,locality270,locality360; unsigned int locality0set,locality90set,locality180set,locality270set,locality360set; /*定时器*/ void interrupt 26 _SET_Vtimmdc
13、u_VECTOR_ (void) DisableInterrupts; MCCTL_MCZI=0; /disable moduluse interrupt ATD0CTL3=0x08; /AD 中断使能 ATD0CTL5_MULT=0; 23 ATD0CTL5_CC =0; ATD0CTL5_CB =0; ATD0CTL5_CA =0; ATD0CTL2_ADPU=1; /*实时位置检测*/ void interrupt 22 _SET_Vatd0_VECTOR_ (void) DisableInterrupts; ATD0CTL2_ADPU=0; data0=ATD0DR0L; MCCNT=
14、MCCNTD; MCCTL_MCZI=1; locality =data0; EnableInterrupts; /*位置检测*/ void localitytest() if(PORTA_BIT0=1) locality0=1; if(PORTA_BIT1=1) locality90=1; if(PORTA_BIT2=1) locality180=1; if(PORTA_BIT3=1) locality270=1; if(PORTA_BIT4=1) locality360=1; /*位置控制*/ void localitycontrol() if(locality0=1) if(locali
15、tylocality0set) / motor prograde. PWMDTY01=0; PWMDTY23=2000 ; if(locality=locality90set) PWMDTY01=0; PWMDTY23=0 ; /stop the motor if(locality90=1) if(localitylocality90set) / motor retrograde PWMDTY01=2000; PWMDTY23=0 ; if(locality=locality90set) PWMDTY01=0; PWMDTY23=0 ; /stop the motor if(locality180=1) if(localitylocality180set) / motor retrograde PWMDTY01=0; #include /* common defines and macros */ #include /* derivative information */ #pragma LINK_INFO DERIVATIVE “mc9s12dg128b“ #include “main_asm.h“ /* interface to the assembly module */ #pragma CO
