[實用新型]一種可伸縮式的大型自由曲面在機測量裝置

有效

• 申請號: 201320276252.8
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN203274694U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 李斌;李沨;熊忠星;劉紅奇;毛新勇;彭芳瑜
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型屬于先進測量技術領域，具體涉及一種大型自由曲面在機測量裝置。?

背景技術

隨著現代制造加工技術的不斷發展，自由曲面類零件在航空、航海和汽車等領域有著越來越廣泛的應用，這對自由曲面類工件的測量提出了更高的要求，測量精度和效率直接影響到零件加工的精度與效率。?

目前在工業過程中使用的測量工具多為三坐標測量機，這種傳統的測量裝置采用的是接觸式測頭和離線測量方式，測量過程中存在耗時長、需要二次定位等問題，無法將加工和測量有效的結合起來，已經越來越不能滿足日益增長的測量需求。?

對于大型復雜曲面類工件（例如直徑10米以上的螺旋槳葉片），往往尺寸巨大，而且表面工況復雜，無法用傳統的測量機測量，而且對于含有內腔的大型旋轉類工件，傳統的接觸式測量機更是無法深入到內腔內進行測量。隨著非接觸式測量技術的發展，激光測量技術作為發展迅速的一種新技術，已成為空間數據獲取的一種重要的技術手段而得到了廣泛地應用，但是點光源激光位移傳感器也存在量程和有效測量范圍的限制，在某一個范圍內，其測量精度較高，超出一定的范圍，其誤差也呈線性增長。?

實用新型內容

基于上述問題，為了滿足大型復雜曲面加工制造領域的工件測量問題，本實用新型提供了一種可伸縮式的激光測量裝置，實現大型復雜曲面的精確測量，具有精度高、效率高以及適應性強的特點。?

一種大型自由曲面在機測量裝置，包括彈性元件、伸縮桿、套筒、光柵尺、激光位移傳感器、支撐腳、噴墨標記頭以及球形滾輪；?

其中，伸縮桿位于套筒內，伸縮桿上安放有光柵尺；伸縮桿的一端與套筒端部之間安放有彈性元件，伸縮桿的另一端伸出套筒連接支撐腳的一端，支撐腳的另一端連接球形滾輪，支撐腳的中部安放有激光位移傳感器，在支撐腳上的激光位移傳感器與球形滾輪之間安放有噴墨標記頭。?

進一步地，激光位移傳感器發出的激光束與伸縮桿的軸線重合。?

進一步地，噴墨標記頭位于激光位移傳感器發出的激光束直線上，噴墨標記頭為不阻擋激光束投射和反射光路的開放式結構。?

進一步地，激光位移傳感器相對于球形滾輪的距離在激光位移傳感器的高精測量范圍內。?

進一步地，激光位移傳感器采用點光源激光位移傳感器。?

進一步地，套筒的內表面加工導向槽。?

進一步地，光柵尺的標尺光柵安放在伸縮桿的表面，光柵尺的光柵讀數頭安放在套筒上。?

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，本實用新型的技術效果體現在：?

本實用新型采用光柵尺和激光位移傳感器的組合方式來獲取待測點的空間坐標，激光位移傳感器作為主要的測量儀器，光柵尺作為輔助測量儀器。由于激光位移傳感器在某一個范圍內，其測量精度較高，超出一定的范圍，其誤差也呈線性增長，因此本實用新型采用仿形方式，支撐腳上的球形滾輪與工件表面接觸，使得位于支撐腳上的激光位移傳感器跟隨工件曲面變化趨勢運動，保證激光位移傳感器一直處于高精度測量范圍內。激光位移傳感器測量曲面測量點相對于其端面的距離，光柵尺測量激光位移傳感器的位移，結合兩距離便可精準計算得到測量點相對于基準點的距離。選取合適的滾輪直徑，能夠完全適應自由曲面工件表面上復雜的工況。本?實用新型可安放在機床主軸或者專門的測量機上，特別適用于各種大型復雜曲面的現場測量，能夠根據現場不同的測量要求來改變安放方式，垂直向下安放、垂直向上安放、水平安放以及傾斜角度安放，適應性強。區別于傳統測量裝置上采用接觸式測針的方式，本實用新型采用的是非接觸式的激光測量方式，減少了機床回抬的動作，能夠大大提高測量精度和效率。?

進一步地，本實用新型將噴墨標記頭安放于激光位移傳感器的投射光路上，實現噴墨頭對測量點的精確標記，并且將噴墨標記頭設計為開放式結構，避免激光束投射和反射光路受到阻擋。?

進一步地，保證激光位移傳感器相對于球形滾輪的安放距離在激光位移傳感器的高精測量范圍內，可有效提高測量精度。?

附圖說明

圖1為本實用新型伸縮式激光測量裝置的整體結構圖。?

圖2為本實用新型伸縮式激光測量裝置的距離計算原理圖。?

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：?

1-彈性元件2-伸縮桿3-套筒4-光柵尺5-激光位移傳感器6-支撐腳7-噴墨標記頭8-球形滾輪?

具體實施方式