一种新型三维调整测量基座研究设计

摘 要：本文介绍了一种新型三维调整测量基座，设计了测量基座的机械结构，阐述了测量基座的具体调节方法及使用注意事项、产品的创新点与创新意义以及产品的社会价值。该测量基座能够实现绕三个相互垂直轴的微角度调整，结构简单，成本低廉，调节精度高，操作方便。该产品已获实用新型专利，专利号为：ZL2017 2 006322.0。

关键词：三维调整 测量基座 设计

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

随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、反求工程、CAD/CAM、生物医学工程以及机器人视觉等方面有着广泛的应用。本文涉及测量基座技术领域，现有的一些测量基座的机构较复杂，成本也高。针对这一现状，设计了一种新型测量基座，该装置能实现绕三个相互垂直轴的微角度调整，机械结构简单，调节精度高，使用维修方便。

2 结构设计

测量基座主要是考虑在激光测量方面的应用，基座的作用就是使激光器射出的激光束反射回到“某一特定的点”上，反射光束能否回到特定的点将直接影响测量精度。本设计旨在解决上述技术问题，三维调整基座（带支座）结构示意图如图1所示，图2为三维调整基座（不带支座）结构三维图，图3为三维调整测量基座完整结构三维图。

1-支座、2-X-Y轴基座、3-Y轴基板、4-X轴基板、4（1）-U型口凹槽、5-Z轴锁定板、6、7-X-Z轴调整座、8-Y轴支座、9-Z轴、10-第一调整螺钉、11-第二调整螺钉、12-第三调整螺钉、13-定位螺钉、14-第四调整螺钉、15-X轴座板

为了进一步看清楚测量基座的结构，帮助我们理解该测量基座的工作原理和使用方法，其主要组成零部件三维图如图4所示。

参照图1-4，一种新型三维调整测量基座主要包括：支座1、X-Y轴基座2、Y轴基板3、X轴基板4、U型口凹槽4（1）、Z轴锁定板5、X-Z轴调整座6、7、Y轴支座8、Z轴9、-第一调整螺钉10、第二调整螺钉11、第三调整螺钉12、定位螺钉13、第四调整螺钉14、X轴座板15。

Y轴基板3通过螺钉固定在支座1上，X-Y轴基座2设置在Y轴基板3上，Y轴基板3两侧设有Y轴支座8。Y轴座板两侧对称开有槽，槽深小于Y轴小端直径2mm。X-Y轴基座2上设有U型开口的X轴座板15，X轴基板4与X轴座板通过3个销钉连接，X轴座板上为腰型孔，X轴基板4在X-Y基座2上一定范围内可摆动。X轴座板15上的两个U型端上分别设有X-Z轴调整座6、7，X轴基板4上的U型开口处设有Z轴9，反射镜（图3上方长梁前侧面）通过Z轴锁定板5安装在Z轴9上。X-Y轴基座2上对称设有第一调整螺钉10并通过锁紧螺母固定，X-Y轴基座2上设有定位螺钉13，X-Z轴调整座6和X轴调整座7上方均设有第二调整螺钉11并通过锁紧螺母固定，X-Z轴调整座6一侧设有两个第三调整螺钉12并通过锁紧螺母固定，X轴基板4上左右对称设有四个第四调整螺钉14并通过锁紧螺母固定，X轴基板4底端设有与X轴座板15的U型开口相匹配的U型口凹槽4（1）。

3 调整方法及注意事项

该测量基座能实现绕三个相互垂直轴的微角度调整，从而实现对反射镜的调整，保证激光束经反射镜反射后回到“某一特定的点”上，具体调整方法如下：

绕X轴转动的调整：调整前先松开X轴基板两侧各设的两个第四调整螺钉，然后通过微调第二调整螺钉11来调整X轴基板4的倾斜角度，调整好后锁紧两侧第四调整螺钉14，实现绕X轴转动的调整。

绕Y轴转动的调整：調整前松开Y轴座板上的4个定位螺钉，通过调节Y轴座板上的两个第一调整螺钉，使Y轴座板绕Y轴旋转，调整好后锁紧4个定位螺钉，实现绕Y轴的微角度转动。

绕Z轴转动的调整：调整前轻微松开反射镜上的Z轴锁定板5，然后微调第三调整螺钉12，调整好后锁紧Z轴锁定板5，实现绕Z轴转动的微调。

该测量装置属于精密仪器，在调节的过程中，力度要轻柔，不要用力过猛，以免损坏精密零件，影响装置的测量精度和使用寿命。

4 创新点与创新意义

4.1 创新点

创新点1：X轴座板与X轴基板的配合，通过三个销钉定位，4个螺钉锁紧。为了实现X轴基板相对X轴座板的小范围转动，X轴座板上的孔为腰型孔，U型口上开有储油槽，如图5所示。

创新点2：Y轴座板兩侧对称开有槽，槽深小于Y轴小端直径2mm，通过4颗定位螺钉连接，Y轴座板和Y轴基板平行时，两板间间距2mm，调整使Y轴座板可以绕Y轴（见图4）小角度转动。Y轴座板如图6所示。

创新点3：殷钢（反射镜）与Z轴孔轴小间隙配合（H6/h5），通过Z轴锁定板固定，两个第三调整螺钉12关于Z轴对称，螺钉顶紧后反光镜不会绕Z轴转动。

4.2该项目的创新意义

（1）解决了***研究所利用测量基座进行激光精密测距方面的技术问题，同时为其它企业解决类似问题提供了技术支持;

（2）降低了成本，调节精度高，安全可靠、操作方便，应用价值较高，赢得了市场竞争优势;

（3）积累了创新设计经验，提升了团队整体研发能力。

5 该项目的社会价值

（1）在科技创新方面，该产品通过结构设计创新，实现了测量基座三个相互垂直轴的微角度调整，实现方法具有科学性、创新性和可行性，8个月就获得实用新型专利授权;

（2）在学术价值方面，该产品在功能方面的实现方法，对其它类似产品有着启发思维和借鉴的作用;

（3）在交流合作方面，产品设计巧妙，安全可靠，性价比高，解决了企业在精密测量方面的问题，满足客户要求，为后期进一步合作打下基础;

（4）在社会民生方面，产品商品化后为企业带来大量创收，从而提供更多的就业岗位，具有非常积极的意义。

6 结语

产品试制完成后，进行安装测试，调节比较方便，测量精度高，可达0.01mm，能实现预期功能。交付厂家使用后，客户反映，使用维修方便，性能稳定。随着科学技术的发展，对精密测量技术和测量装置的要求越来越高，对精密测量设备的需求呈明显上升趋势。精密设备由于设计生产门槛高，利润比较丰厚，能实现企业的良性发展，前景看好。

参考文献：

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