[發(fā)明專利]一種圓柱度誤差的拼接干涉測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310073023.0
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103175486A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭軍政;于瀛潔;葛東寶;劉均琦;陳明儀
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圓柱度誤差的拼接干涉測量裝置及方法，屬于軸系零件的幾何量測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

精密軸系零件是機(jī)械產(chǎn)品的重要組成部分。軸系零件的形狀誤差直接影響零件配合表面的配合精度、回轉(zhuǎn)表面的定位精度，進(jìn)而影響整個機(jī)器設(shè)備的回轉(zhuǎn)精度，軸系零件回轉(zhuǎn)精度高或低影響旋轉(zhuǎn)件的振動、噪聲、潤滑、密封，影響軸系零件的使用壽命。因此，在對軸系零件加工時能夠及時、準(zhǔn)確、定量地對該類零件的形位誤差進(jìn)行精密測量，不但可以為保證產(chǎn)品質(zhì)量提供必要的量化信息，而且還能為零件進(jìn)行工藝分析提供可靠的依據(jù)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供決策信息。

圓柱度誤差是精密軸系零件計(jì)量精度指標(biāo)之一，目前測量圓柱度誤差的儀器主要分為接觸式和非接觸式兩類。典型的接觸式圓柱度誤差測量儀器包括英國Rank?Taylor?Hobson?公司生產(chǎn)的Talyrond365、Talyrond440/450圓度儀，這類圓度儀采用空氣軸承回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)精度可以達(dá)到0.02μm和導(dǎo)軌直線度可以達(dá)到0.3μm/300mm,?具有自動標(biāo)定、跟蹤、調(diào)心、調(diào)平等功能，并能實(shí)現(xiàn)三維表面的測量分析。其它如德國Hommel?Werke?公司生產(chǎn)的FMS6210?、FMS8100大型自動多功能圓柱度儀也是采用類似的原理，均能較好實(shí)現(xiàn)圓柱度誤差的接觸式測量。典型的非接觸式圓柱度誤差測量儀器如：瑞士TESA公司生產(chǎn)的TESA?Scan?50?Plus影像測量儀是集光、機(jī)、電子和計(jì)算機(jī)為一體的非接觸精密測量儀器。該儀器配備有超高精度的工作臺和高集成度雙CCD線性光電傳感器陣列。通過對工件軸線的旋轉(zhuǎn)掃描，CCD陣列上得到在直徑和長度上的二維投影圖像，通過對工件影像邊緣變化的識別和細(xì)分內(nèi)插的機(jī)理，可以有效地完成工件幾何尺寸和形狀公差的精確分析測量。國內(nèi)林玉池等在“軸類零件參數(shù)綜合檢測.?中國機(jī)械工程,?2003,?11(3):?255-297.”中提出一種快速測量軸類零件徑向尺寸的非接觸、多參數(shù)測量方法，采用基于光學(xué)三角法測量原理的光電位移傳感器，主要由半導(dǎo)體激光器和位置敏感檢測器（PSD）組成。該方法測量結(jié)果受表面材料、表面形狀的制約，測量精度略低。趙麗娟、馬和等在“工具技術(shù),?2003,37(8)”發(fā)表的“激光測量法在圓柱度誤差檢測中的應(yīng)用”一文中提出圓柱度誤差激光測量法，其根據(jù)夫瑯和費(fèi)單縫衍射原理，通過衍射條紋的分析得到半徑變化量。該方法的極限測量誤差由衍射條紋間距決定，因此提高測量精度的關(guān)鍵在于選用的狹縫寬度。王衛(wèi)東等在“計(jì)量學(xué)報(bào),?2006,?27(1):?18-21.”發(fā)表的“機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度的?CCD?測量系統(tǒng)”一文中提出了利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，建立了一套主軸回轉(zhuǎn)精度的CCD測量系統(tǒng)，通過采集主軸上的光源信號隨主軸回轉(zhuǎn)時的跳動，實(shí)現(xiàn)了主軸回轉(zhuǎn)誤差的測量。

綜合上述國內(nèi)外的圓柱度誤差測量儀器的現(xiàn)狀，其主要表現(xiàn)在：

（1）、軸系零件的圓柱度誤差測量以接觸式點(diǎn)位傳感測量，在測量過程中，經(jīng)常出現(xiàn)存在觸頭對工件表面損傷；觸頭的磨損將造成接觸面大小的變化引起測量精度降低；另外，圓柱度誤差測量多采用半徑間接測量方法，這種方法要求安裝轉(zhuǎn)臺的偏心小，并且要求是等角度采樣偶數(shù)點(diǎn)，使用受到一定的限制。

（2）、軸系零件的圓柱度誤差測量以非接觸式測量與接觸式測量相比，該圓柱度誤差測量是無損檢測，具有速度快、在線測量的優(yōu)點(diǎn)。但是，該圓柱度誤差測量是采用激光衍射方法和零件投影圖像方法，不足之處是：測量的精度受環(huán)境影響因素多，測量結(jié)果重復(fù)性差，另外，由于該方法采用旋轉(zhuǎn)采樣，采樣數(shù)據(jù)少，采樣效率低，該測量方法的測量精度低，測量結(jié)果分辨力低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述已有圓柱度誤差測量裝置及方法存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種圓柱度誤差的拼接干涉測量裝置及方法，該方法利用子孔徑重疊拼接將多個干涉測量結(jié)果進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類零件的圓柱度誤差測量，其采樣數(shù)據(jù)密度高、采樣速度快，能夠提高圓柱度誤差測量的速率和測量精度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種圓柱度誤差的拼接干涉測量裝置，包括裝有測量數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)1、與計(jì)算機(jī)1連接的平面干涉儀2，計(jì)算全息透鏡（computer?generated?hologram，縮寫為CGH）3，六維被測圓柱調(diào)整機(jī)構(gòu)5和六維計(jì)算全息透鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)6，其特征在于：

所述的裝有測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)1用于接收來自平面干涉儀2發(fā)來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析比較后，通過測量數(shù)據(jù)處理軟件對輸入的被測圓柱4中各子孔徑測量數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理，拼接獲得被測圓柱4的圓柱度誤差；