张 瑞 刘书桂 张 新 王有富

1.天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，天津，3000722.九江精密测试技术研究所，九江，332000

基于虚拟光笔的坐标测量系统探针结构的设计

张 瑞1刘书桂1张 新2王有富2

1.天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，天津，3000722.九江精密测试技术研究所，九江，332000

针对光笔式测量系统模型的特征，基于虚拟光笔，建立了一种新的光笔结构。系统中采用的光笔共有10个控制点，设光笔前面6个控制点所在的平面与后面4个控制点所在的平面之间的距离为DFB。利用三坐标测量机主轴运动的高精度、高稳定性，构造了不同DFB的虚拟光笔。详细说明了虚拟光笔的构造模型，并通过实验证明了DFB参数对系统测量稳定性有着显著的影响，且DFB的最优值为80 mm，通过精度对比实验进一步证明了该结论。

光笔式坐标测量系统；探针结构；测量精度；虚拟光笔

0 引言

传统的三坐标测量技术存在测量系统体积庞大、对测量环境要求较高等劣势，难以满足现代工业的在线测量要求，针对此问题研究者们提出了多种新型便携式坐标测量技术。其中，融合了机器视觉技术的光笔式坐标测量系统以其便携、使用灵活、精度高、测量范围广、能测量隐藏点等优点，受到了业内的广泛关注[1-4]。

作为光笔式坐标测量系统中直接接触被测工件的手持式探针-光笔的结构参数，对整个系统的测量精度和稳定性有着重要的影响。虽然关于光笔式坐标测量系统，国内外均开展了大量的研究工作,但对于光笔结构的设计即光笔控制点的空间分布这一研究领域，目前搜索到的文献中很少有对其进行深入、详细的分析。……