[發明專利]超長孔系零件同軸度光學測量系統及方法

有效

• 申請號: 201110147266.5
• 申請日: 2011-06-02
• 公開（公告）號: CN102322825A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陸永華;趙轉萍;余厚云
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

1.一種超長孔系同軸度光學測量系統，其特征在于：

包括用于放置超長孔系零件的工件臺、由旋轉電機和三個測爪組成的自定心綜合測頭（102）、安裝于自定心綜合測頭（102）前端的PSD傳感器（103）、

還包括四維準直平臺（106）、安裝于四維準直平臺上的激光發射器（107）、

還包括計算機（110）、數據采集卡（111）和運動控制卡（108）；其中數據采集卡（111）的傳感信號輸入端與PSD傳感器（103）相連，數據信號輸出端與計算機（110）相連，運動控制卡（108）的控制信號輸入端與計算機（110）相連，控制信號輸出端與四維準直平臺（106）相連。

2.根據權利要求1所述的超長孔系同軸度光學測量系統，其特征在于：

上述自定心綜合測頭(102)上還加工有依次間隔固定角度的至少兩個插槽；該測量系統還包括一個可以插入或拔出上述插槽的定向桿（101），定向桿（101）上安裝有光電傳感器；

該測量系統還包括用于分出一束和激光發射器（107）的初始激光線平行的激光線的分光鏡（105）與反射鏡(109)。

3.根據權利要求2所述的超長孔系同軸度光學測量系統，其特征在于：上述固定角度為90度，插槽為2個。

4.利用權利要求1所述超長孔系同軸度光學測量系統的測量方法，其特征在于包括以下過程：

第一步：通過計算機（110）發送調節信號到運動控制卡（108），再驅動四維準直平臺（106）進行激光發射器的位置調整，以確定基準激光線，具體過程如下：

首先，利用自定心綜合測頭（102）測量首孔中心點，調整激光發射器（107）位置，使激光打在此時的PSD中心位置上；

其次，保持激光發射器位置不變，移動自定心綜合測頭（102）到尾孔內，測量尾孔中心點；通過首孔中心點和尾孔中心點確定一條直線的算法，系統自動調節四維準直平臺（106）的位置，使激光打在此時的PSD中心位置；此時激光發射器發出的激光同時穿過首孔中心點和尾孔中心點，以該激光線作為基準激光線；

第二步驟、保持基準激光線不變，測量各待測孔的中心點相對于基準激光線的偏移信息，具體過程如下：

首先、自定心綜合測頭（102）上的電機旋轉驅動三個測爪同時伸出，卡住所測孔的內徑，此時基準激光線打在與自定心綜合測頭（102）固連的PSD（103）上形成光斑，該光斑稱作基準光斑點；得到此時PSD中心即所測孔中心點相對于基準光斑點的位置偏移信息；數據采集卡（111）采集該位置偏移坐標信息，并傳輸給計算機（110）；

其次、為確保對一個孔測出的孔中心點相對于基準光斑點的位置偏移信息合理可信，并且避免加工的系統偏差，上述一個孔截面的測量過程至少進行兩次，每次測量時將自定心綜合測頭（102）旋轉一角度；然后把多次測量的孔中心點的偏移平均值作為該孔的測量信息；

第三步、計算零件同軸度誤差，具體過程如下：

計算機（110）進行數據處理，把各孔中心點相對于各基準光斑點的位置偏移坐標信息進行最小二乘擬合，得到理論中心線，以該理論中心線作為同軸度評定基準，采用最小包容區域法，得到零件的同軸度誤差值。

5.根據權利要求4所述的超長孔系同軸度光學測量方法，其特征在于：

上述自定心綜合測頭(102)上還加工有依次間隔固定角度的至少兩個插槽；該測量系統還包括一個可以插入或拔出上述插槽的定向桿（101），定向桿（101）上安裝有光電傳感器；該測量系統還包括用于分出一束和激光發射器（107）的初始激光線平行的激光線的分光鏡（105）與反射鏡(109)；將該與初始激光線平行的激光線稱作定向激光線；

所述同軸度光學方法第二步中，為確保對一個孔測出的孔中心點相對于基準光斑點的位置偏移信息合理可信，測量過程進行兩次，每次測量前轉動自定心綜合測頭(102),并保證定向激光線打在定向桿（101）上。

6.根據權利要求4所述的超長孔系同軸度光學測量方法，其特征在于：所述第三步中，系統還給出測量誤差與給定公差的比較結果，以及不符合同軸度要求的孔位置信息。