光学测量扫描用台式转台设计综述
一、选题的目的与意义
现代工业产品对位置精度和形状精度的要求愈来愈高。因此对测量的要求也相应提高。传统的工具测量已经很难满足要求。三坐标测量机应声而起，已普及到很小的制造工厂。三坐标测量的测量精度极高，但是，三坐标测量机的操作复杂，效率较低，对环境的要求近乎苛刻。特别是对点云的测量更是耗时耗力，对一些细节测量需要更换测量头。现代照相技术和扫描成像技术的发展，为解决这个问题提供了新的思路。最新的扫描器通过对待检产品进行多角度的扫描，然后通过自动或小量的人工干预，就可得到完整立体图型。在该技术的发展早期，扫描成像精度较低（0.1mm），所以主要用于逆向成型技术。现在，计算机硬软件的发展和扫描成像技术的进步，使得扫描成像精度大为提高，扫描得到的立体图型可直接与三维设计模型进行比较而得出产品的精度。为了配合扫描成像，自动转台几乎是必备标配。自动转台可以使扫描器实现多角度可控的成像，减少了人为干预，提高了测量效率。然而，由扫描成像仪厂家提供的自动转台的规格较少，价格昂贵。设计多规格、系列化而又价格合理的自动转台就有其实际的应用价值和意义。
光学测量以其高效率、高精度、非接触、大视场、可视化、智能化等传统测量技术无法比拟的优势被广泛应用于逆向工程、产品质量控制和检测、生物，医学工程、文物修复等领域。在光学测量中，由于光线遮挡、视场范围限制等原因，要获得物体表面完整的三维点云信息，自动转台不可或缺。它是一个单轴方位旋转机构，它是光学扫描测量系统的机械系统中一种确保产品位置的专用夹具，是用来放置测试光学扫描测量系统测量对象的基础平台，转台可以控制旋转的速度和加速度，也可以实现位置，速度，加速度等试验，因此转台的设计是十分关键的。虽然目前市场上已经有各种各样的转台机构，但是随着测试对象和测试条件的不同，在很多情况下，转台还是需要专门设计。我们日常生活中的许多机电一体化系统，在生产，调试，测评，使用和维护等各个阶段，都不能离开由转台组成的测试系统，转台作为测试系统中仿真和实验的关键机构，它的性能与质量的好坏就会直接影响到产品零件实物的可靠性[8]。不仅如此，由于目前我们市场上许多换台都是用于工业用途的，价格昂贵，造型也不是很美观，因此，我们急需研制出一些价格实惠，外观轻巧的转台，以便于我们在日常生活中也可以使用。【2】
二、国内外研究现状
转台用于计量和标定测试，包括单轴双轴和三轴转台，主要提供转动轴系和角度基准，应用于机械制造、计量测试、光学测量、航空航天等各部门。特别是近年来，在航空航天方面，对各种星上敏感器的标定，都应用了高精度高效率的位置转台。
转台的发展与测量技术的发展是紧密相连的。国际上，美国是最早研制并使用转台的国家。目前，美国仍是转台这一领域的技术领导者，无论是在品种、精度以及数量上都居世界领先地位。其他国家如英、法、德等国，在转台的研制方面，主要效仿美国的路线走，但总的说来，在整体技术水平上，现在仍然落后于美国。
世界上第一台转台于1945年诞生于麻省理工学院仪表实验室，这种转台被命名为A型转台。这种转台使用滚珠轴承支撑，交流力矩电机直接驱动，位置分辨为角分级。对转台的研制发展到1968年的时候，E转台被美国研制成功。它将空气轴承应用到转台中,并且用交流力矩电机作为动力元件,这样减小了轴承摩擦力的阻力,大大的提高了转台的跟踪精度和运行稳定性,这类转台标志美国的转台发展进入了第二阶段。由于转台的广泛应用,对其研制也更加快速发展,现在的研究已经将气浮轴承应用于转台,并使用力矩电机作为动力元件,结合了计算机的自动控制,转台的整体性能和跟踪精度已经达到了相当高的水平。【8】
我们国家起步较晚，但是对转台的研究也取得了很不错的成绩，近些年来,国内有很部门都在研发转台，这其中包括研究所和高校，例如中航303所、南京航空航天大、哈尔滨工业大学等。在1960年左右，我国的第一台液压飞行仿真转台被自主的研制出来，对早期的飞行制导的发展做出了很大的贡献。1980年以后，在转台的控制中引入了数字控制，用软件解决了复杂的控制问题，而且参数的修改也比模拟控制简单，使我国的转台发展进入了一个新的层次。对转台的研究发展到1990年的时候，我国研制出了首台通过计算机控制的高精度转台，这个转台是个三轴惯导测试台，由中航303所设计并制造的。到了1993年以来，我们才在转台的研究和生产上获得了很大的发展。从90年代到如今，台的应用更加广泛，这就对各个研究机构所研制的转台提出了更高的要求。
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