一種新型三維調整測量基座研究設計

摘 要：本文介紹了一種新型三維調整測量基座，設計了測量基座的機械結構，闡述了測量基座的具體調節方法及使用注意事項、產品的創新點與創新意義以及產品的社會價值。該測量基座能夠實現繞三個相互垂直軸的微角度調整，結構簡單，成本低廉，調節精度高，操作方便。該產品已獲實用新型專利，專利號為：ZL2017 2 006322.0。

關鍵詞：三維調整 測量基座 設計

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

隨著科學技術和工業的發展，三維測量技術在自動化生產、質量控制、反求工程、CAD/CAM、生物醫學工程以及機器人視覺等方面有著廣泛的應用。本文涉及測量基座技術領域，現有的一些測量基座的機構較復雜，成本也高。針對這一現狀，設計了一種新型測量基座，該裝置能實現繞三個相互垂直軸的微角度調整，機械結構簡單，調節精度高，使用維修方便。

2 結構設計

測量基座主要是考慮在激光測量方面的應用，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”上，反射光束能否回到特定的點將直接影響測量精度。本設計旨在解決上述技術問題，三維調整基座（帶支座）結構示意圖如圖1所示，圖2為三維調整基座（不帶支座）結構三維圖，圖3為三維調整測量基座完整結構三維圖。

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軸調整座、8-Y軸支座、9-Z軸、10-第一調整螺釘、11-第二調整螺釘、12-第三調整螺釘、13-定位螺釘、14-第四調整螺釘、15-X軸座板

為了進一步看清楚測量基座的結構，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軸調整座6、7、Y軸支座8、Z軸9、-第一調整螺釘10、第二調整螺釘11、第三調整螺釘12、定位螺釘13、第四調整螺釘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設置在Y軸基板3上，Y軸基板3兩側設有Y軸支座8。Y軸座板兩側對稱開有槽，槽深小于Y軸小端直徑2mm。X-Y軸基座2上設有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上一定范圍內可擺動。X軸座板15上的兩個U型端上分別設有X-Z軸調整座6、7，X軸基板4上的U型開口處設有Z軸9，反射鏡（圖3上方長梁前側面）通過Z軸鎖定板5安裝在Z軸9上。X-Y軸基座2上對稱設有第一調整螺釘10并通過鎖緊螺母固定，X-Y軸基座2上設有定位螺釘13，X-Z軸調整座6和X軸調整座7上方均設有第二調整螺釘11并通過鎖緊螺母固定，X-Z軸調整座6一側設有兩個第三調整螺釘12并通過鎖緊螺母固定，X軸基板4上左右對稱設有四個第四調整螺釘14并通過鎖緊螺母固定，X軸基板4底端設有與X軸座板15的U型開口相匹配的U型口凹槽4（1）。

3 調整方法及注意事項

該測量基座能實現繞三個相互垂直軸的微角度調整，從而實現對反射鏡的調整，保證激光束經反射鏡反射后回到“某一特定的點”上，具體調整方法如下：

繞X軸轉動的調整：調整前先松開X軸基板兩側各設的兩個第四調整螺釘，然后通過微調第二調整螺釘11來調整X軸基板4的傾斜角度，調整好后鎖緊兩側第四調整螺釘14，實現繞X軸轉動的調整。

繞Y軸轉動的調整：調整前松開Y軸座板上的4個定位螺釘，通過調節Y軸座板上的兩個第一調整螺釘，使Y軸座板繞Y軸旋轉，調整好后鎖緊4個定位螺釘，實現繞Y軸的微角度轉動。

繞Z軸轉動的調整：調整前輕微松開反射鏡上的Z軸鎖定板5，然后微調第三調整螺釘12，調整好后鎖緊Z軸鎖定板5，實現繞Z軸轉動的微調。

該測量裝置屬于精密儀器，在調節的過程中，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 創新點與創新意義

4.1 創新點

創新點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。為了實現X軸基板相對X軸座板的小范圍轉動，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。

創新點2：Y軸座板兩側對稱開有槽，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，調整使Y軸座板可以繞Y軸（見圖4）小角度轉動。Y軸座板如圖6所示。

創新點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，兩個第三調整螺釘12關于Z軸對稱，螺釘頂緊后反光鏡不會繞Z軸轉動。

4.2該項目的創新意義

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

（2）降低了成本，調節精度高，安全可靠、操作方便，應用價值較高，贏得了市場競爭優勢;

（3）積累了創新設計經驗，提升了團隊整體研發能力。

5 該項目的社會價值

（1）在科技創新方面，該產品通過結構設計創新，實現了測量基座三個相互垂直軸的微角度調整，實現方法具有科學性、創新性和可行性，8個月就獲得實用新型專利授權;

（2）在學術價值方面，該產品在功能方面的實現方法，對其它類似產品有著啟發思維和借鑒的作用;

（3）在交流合作方面，產品設計巧妙，安全可靠，性價比高，解決了企業在精密測量方面的問題，滿足客戶要求，為后期進一步合作打下基礎;

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

6 結語

產品試制完成后，進行安裝測試，調節比較方便，測量精度高，可達0.01mm，能實現預期功能。交付廠家使用后，客戶反映，使用維修方便，性能穩定。隨著科學技術的發展，對精密測量技術和測量裝置的要求越來越高，對精密測量設備的需求呈明顯上升趨勢。精密設備由于設計生產門檻高，利潤比較豐厚，能實現企業的良性發展，前景看好。

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