一种三坐标测试治具及三坐标测量仪的制作方法

1.本实用新型涉及三坐标测试仪器辅助配件技术领域，尤其涉及一种三坐标测试治具及三坐标测量仪。


背景技术：

2.三坐标测量仪是一种测量物体外形轮廓的精密仪器，其工作过程和原理为：待测物体放在工作台上，接触探针可在三维坐标系中移动，探针的探头与物体表面任一点接触后记录一次探针的坐标(x，y，z)，当探头完成对物体表面多处测量后，可得到一系列的坐标值，通过这些坐标值的计算，可得出与物体有关的各项待测数值，例如尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等，此种三坐标测量仪广泛的应用于汽车、电子、机械、汽车、航空、军工、模具等行业中。
3.上述测量仪的测量原理实质上为探针接触式，探头虽然细小，但仍具有一定体积，例如一种球形探头(如图1所示)，其直径为r，探头的赤道位置(一整圈)为最佳的接触点。该仪器对被测零件10’的厚度有一定要求，若被测的物体太薄，低于探头的直径r或最低探测阈值，则无法保证测量结果的准确性，致使三坐标接触式测量无法准确测量此类太薄的物体，这限制了三坐标测量仪的使用范围。
4.有鉴于此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种三坐标测试治具及三坐标测量仪，用于解决现有三坐标测量仪由于待测物体太薄导致的测量结果不准确的问题，让探针的探头移动到待测物体的最底面以下的位置进行测量，从而确保测量结果的准确性。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
7.一种三坐标测试治具，放置在三坐标测量仪的工作台面上，配合接触式探针对待测物体进行测量，包括具有一定厚度的支撑板，所述支撑板设有工作区，所述工作区与待测物体的正投影轮廓相匹配，且该工作区沿着所述正投影轮廓的预设位置处设有数个测量孔；
8.所述测量孔用于提供接触式探针在测量时的活动空间，使得探针的探头能够移动到待测物体的最底面以下的位置进行测量。
9.作为进一步的改进，还包括一盖板，所述盖板用于在测量时压在待测物体上表面，以防止待测物体发生水平位移。
10.作为进一步的改进，所述盖板具有与所述支撑板相同的形状轮廓，且该盖板对应测量孔的位置上对应开设有避让孔。
11.作为进一步的改进，所述支撑板和盖板均设置为矩形，所述工作区的轮廓呈矩形，所述测量孔沿着矩形轮廓设置。
12.作为进一步的改进，所述测量孔和避让孔均设置为条形孔，且条形孔的宽度为
10mm。
13.作为进一步的改进，所述支撑板的厚度大于等于探头的半径。
14.作为进一步的改进，所述支撑板的厚度为15mm，所述盖板的厚度为10mm。
15.作为进一步的改进，还包括卧式夹钳，所述卧式夹钳用于将待测物体夹紧在所述支撑板与盖板之间。
16.作为进一步的改进，所述支撑板采用钢材制得，所述盖板采用铝材制得。
17.一种三坐标测量仪，包括工作台面、接触式探针及如上所述的三坐标测试治具，所述工作台面上方设有测量空间，所述接触式探针可在所述测量空间内自由移动；
18.测量时，所述三坐标测试治具平放于所述工作台面上，待测物体定位于三坐标测试治具上；当所述接触式探针按照预设位置与待测物体接触时，用于反馈接触点所在的空间坐标。
19.相比于现有技术，本实用新型带来以下技术效果：
20.本实用新型的三坐标测试治具包括支撑板，该支撑板可抬升待测物体的水平高度，同时支撑板上开设有数个测量孔，便于探针伸入进去对待测物体进行测量；测量时，需要测量的部位处于悬空状态，探针的探头可移动到该部位的最底面以下的位置进行测量，进而不受待测物体厚度薄的限制，确保每个测量点均能获得准确的坐标值，进而提升此种三坐标测量仪可测量的板材的范围。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1示出了现有技术探头与待测物体测量状态示意图；
23.图2示出了本实用新型的三坐标测试治具上放置待测物体的状态示意图；
24.图3示出了图2状态的剖面图；
25.图4示出了本实用新型另一较佳实施例的三坐标测试治具测量状态的示意图；
26.图5示出了图4状态的剖面图；
27.图6示出了图4三坐标测试治具在空间上的爆炸图；
28.图7示出了本实用新型第三种较佳实施例的三坐标测试治具测量状态的示意图；
29.图8示出了图7中卧式夹钳的结构示意图。
30.主要元件符号说明：
31.待测物体-w；工作台面-98；接触式探针-90；探头-91；支撑板-100；测量孔-101；盖板-200；避让孔-201；定位孔-202；导向柱-300；卧式夹钳-400；固定座-401；夹臂组件-402；调节组件-403；u型连接部-404；手柄-405；连接片-406；夹持臂-407；y型连接部-408；定位套-409；螺杆-410；调节螺母-411；橡胶垫-412。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.请参阅图2-3，本实用新型提供一种三坐标测试治具，其应用于现有的三坐标测量仪上，用于对待测物体w进行定位及确保测量结果的准确性。三坐标测量仪最主要的结构部件为接触式探针90，该接触式探针90可在一定的三维空间范围内自由移动，探针90的最低端连接有探头91，其中一种探头91为球形。三坐标测量仪上设有工作台面98，工作台面98上方设有测量空间，该测量空间即探针90能够自由活动的空间；工作台面98上用于放置待测物体w，通过探头91与待测物体w表面接触，触发信号，进而记录该接触点的空间坐标；以此类推，通过采集大量接触点的空间坐标，再通过特定的分析软件，即可获得有关待测物体w的形状、尺寸等数据。
35.本实用新型三坐标测试治具在使用时，放置在三坐标测量仪的工作台面98上，配合接触式探针90对待测物体w进行测量。
36.所述三坐标测试治具包括具有一定厚度的支撑板100，支撑板100设有工作区(图中未标识)，工作区与待测物体w的正投影轮廓相匹配，且该工作区沿着正投影轮廓的预设位置处设有数个测量孔101；测量孔101用于提供接触式探针90在测量时的活动空间，使得探针90的探头91能够移动到待测物体w的最底面以下的位置进行测量。
37.需要说明的是，工作区一般设置在支撑板100的中央位置，工作区的形状轮廓与待测物体w的正投影轮廓相匹配，比如待测物体w为一矩形板材，则工作区呈矩形；又如待测物体w为一圆形板材，则工作区呈圆形；再比如待测物体w为一环形板材，则工作区呈环形，等等。
38.测量孔101的位置设在预设位置，预设位置是指测量人员想要对待测物体w进行测量的部位。一般来说，对于相对规则的待测物体w，所述预设位置不需要遍布整个物体的外轮廓位置，而是选取其中的几处进行测量即可。测量孔101正是开设于这些位置上，且每个测量孔101部分位于工作区之内、部分位于工作区之外，以确保需要测量的部位处于悬空状态。
39.由上可知，本三坐标测试治具包括一支撑板100，通过该支撑板100可抬升待测物体w的水平高度，同时支撑板100上特定位置开设有数个测量孔101，便于探针90伸入进去对待测物体w进行测量；需要测量的部位处于悬空状态，探针90的探头91可移动到该部位的最底面以下的位置进行测量，进而不受待测物体w厚度薄的限制，确保每个测量点均能获得准确的坐标值，进而提升此种三坐标测量仪可测量的板材的范围。
40.实施例一
41.请继续参阅图2-3，在本实施例中，待测物体w为一矩形薄板，厚度为2mm，需要测量的部位包括矩形薄板的四个角，以及四条边的中部。探针90的球形探头91直径为2mm。
42.本实施例的支撑板100呈矩形，支撑板100的中部设有与矩形薄板轮廓相一致的工作区。支撑板100的厚度需大于等于探头91的半径，例如本实施例中，支撑板100厚度为10mm，远大于探头91半径，能够提供探头91足够的下行空间。该工作区的外轮廓对应需要测量的部位开设有八个条形的测量孔101，其中四条边对应的测量孔101为长直条形孔，四个角对应的测量孔101为弯折条形孔。孔的长度根据测量要求设定，孔的宽度根据球形探头91的大小而定，例如本实施例中，条形孔的宽度均设置为10mm，预留给探头91足够的活动空间。
43.测量孔101的一半部分落入工作区以内，另一半部分落入工作区以外。待测物体w放置好后，需要测量的部位相对于测量孔101保持悬空状态。
44.测量时，探头91按照预定的顺序与待测量的部位进行一一接触，获取每个接触点的空间坐标。由于待测物体w厚度薄，与探头91的直径相同，因此，在现有技术中，探头91无法对0-1mm厚度的板材进行准确测量，因为探头91无法再向下活动；而本实施例的支撑板100将待测物体w抬升10mm的水平高度后，探头91可顺利伸入到更低的位置进行接触测量，从而准确获取待测物体w每个接触点的空间坐标，进而保证最终测量结果的准确性。
45.实施例二
46.请结合参阅图4-6，在实施例一的基础上，本实施例的三坐标测试治具还包括盖板200，该盖板200用于在测量时压在待测物体w上表面，以防止待测物体w发生水平位移。
47.在一些情况下，待测物体w具有较轻的质量，当待测物体w与探针90相接触时，存在被触动而发生水平位移的情况。此种情况下，在待测物体w的上表面再压上一个盖板200可避免此现象发生。
48.例如在本实施例中，盖板200具有矩形外形，且其形状轮廓与待测物体w相同，盖板200的面积略大于待测物体w的面积。盖板200对应支撑板100上的测量孔101的位置上开设有数个避让孔201，该避让孔201也是为了提供探针90探测时的活动空间。具体的，避让孔201的形状和尺寸与测量孔101保持一致。当然，在其它一些实施例中，避让孔201开设的位置和尺寸也可以与测量孔101不一致，但是，避让孔201挖空的区域需要覆盖全部的测量孔101。
49.在本实施例中，支撑板100采用钢材制得，盖板200采用铝材制得，轻质的铝材不会压坏待测物体w，尤其是待测物体w具有又薄又脆属性的情况下。
50.在本实施例中，支撑板100的厚度为15mm，能够抬升待测物体w15mm高度，便于探头91伸入更低的位置进行测量，盖板200的厚度为10mm，能够给待测物体w提供足够的压力，确保其不轻易发生位移。
51.优选的，盖板200与支撑板100之间还设有数个导向柱300，盖板200上设有定位孔202，导向柱300穿过定位孔202而固定在支撑板100上，装配后，盖板200相对支撑板100的位置就被固定下来了。
52.请结合参阅图7-8，在一个更优的实施例中，三坐标测试治具还包括卧式夹钳400，该卧式夹钳400用于提供一个夹持力，使待测物体w更牢固地夹紧在支撑板100与盖板200之间。
53.具体的，卧式夹钳400包括固定座401、夹臂组件402及调节组件403，固定座401通过螺栓固定在支撑板100上或工作台面98上，夹臂组件402铰接在固定座401的顶部、调节组
件403设置在夹臂组件402的前端。固定座401的顶部设有u型连接部404，夹臂组件402包括手柄405、连接片406及夹持臂407，夹持臂407的后端底部铰接在u型连接部404的前端，连接片406的一端铰接在u型连接部404的后端，夹持臂407的后端顶部和连接片406的另一端均铰接于手柄405的前端，从而手柄405、连接片406及夹持臂407三者联动，通过扳动手柄405可实现夹持臂407的张开或夹紧。其中，夹持臂407的前端设有y型连接部408，调节组件403包括定位套409、螺杆410及调节螺母411，定位套409固定于y型连接部408上，螺杆410螺纹连接于定位套409内，调节螺母411连接在螺杆410的顶端，通过旋转调节螺母411，可带动螺杆410相对定位套409上下移动。
54.在本实施例中，卧式夹钳400共设有两个，对称地设置在工作区的两侧，两个卧式夹钳400的调节组件403均伸入到工作区上方，并下压在盖板200上，使用者可根据待测物体w的属性灵活调节卧式夹钳400的夹持力度，保证盖板200与支撑板100将待测物体w夹紧的同时还不损坏物体。进一步的，螺杆410底部连接有橡胶垫412，可起到缓冲作用，避免夹伤盖板200。且两个螺杆410分别下压在盖板200对角线上对称的两个位置，用于提供均衡的下压力，保证待测物体w在测量时位置稳定性。
55.需要说明的是，卧式夹钳400的作用是为了使盖板200与支撑板100夹紧待测物体w，因此卧式夹钳400的数目可根据待测物体w本身的大小灵活设置，卧式夹钳400的下压着力点尽量均匀地分布在盖板200的中部位置，以保证下压力的均衡性。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
57.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。