[發明專利]一種機械工件平面度快速測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201610247461.8
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105716547A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 賈書海;常艷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王霞

技術領域

本發明屬于光電測量技術領域，具體涉及一種機械工件平面度快速測量裝置及方法。

背景技術

機械工件平面度的檢測和控制在工件加工過程中具有重要作用，只有控制部件的平面度，才能使整機的精度得到提高，因此平面度的測量在工業生產中極其重要。

目前已有的平面度測量方法和設備分為直接方法、間接方法、組合方法。這些方法各有優缺點，但是目前這些方法還都不能進行現場、快速、高精度、方便、大范圍地進行平面度測量。目前的方法大多都是需要提前設置合適的測量布點形式，然后手動輸入測量點的位置信息，才能獲得最終的平面度信息。這就可能帶入一定的測量誤差(GB11337-2004平面度誤差檢測中給出了測量平面度的基本布點形式)。并且，因為需要手動輸入測量位置信息，所以存在測量速度慢、實時性差、位置精度低、測量點數受限等不足，難以滿足機械加工現場的快速、在線、便捷、高精度測量平面度的需要。

以漢黙激光儀器公司(HamarLaserInstrumentsInc)的激光平面度檢測儀器為例，它以掃射激光面為基準面，在這個基準面的基礎上測量待測平面各點相對于基準面的相對高度，對所測得的數據進行處理就得到了待測平面的平面度。但是在這個系統中并沒有一個可以實時定位所測點位置的裝置，只能在提前設置的點上進行測量，并人工輸入測量點位置信息，才能獲得平面度信息，所以存在測量點數受限的缺點，并限制了它測量的速度和使用的便捷性，并極大地限制了其在機械加工現場測量的實用性。

另一個被工廠廣泛采用測量零件平面度的方法是三坐標測量機，它是基于三坐標測量原理，即將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經過數學運算，求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。三坐標測量機是一種測量物體三維尺寸的很實用的方法，但是由于測量時需要接觸物體表面，可能會對物體表面有一定的損害。三坐標測量機龐大而昂貴，一般都放在專門的計量室內使用，難以在加工現場應用，另外，受三坐標測量機運動導軌長度的限制，其可測零件大小也受到比較大的限制。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種機械工件平面度快速測量裝置及方法，該裝置結構設計合理，使用簡便；該方法操作簡單，測量速度快、效率高、范圍廣。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種機械工件平面度快速測量裝置，包括雙目定位系統，及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置和PSD位置傳感器，還包括依次相連的無線數據傳輸單元、數據采集器及數據處理單元；

激光平面掃描裝置，用于產生激光掃描平面；

PSD位置傳感器，用于測量掃射激光掃描平面的高度偏離信息；

雙目定位系統，用于定位PSD位置傳感器的空間位置信息；

無線數據傳輸單元和數據采集器，用于將高度偏離信息和空間位置信息傳輸傳入數據處理單元；

數據處理單元，用于處理得到的高度偏離信息和空間位置信息。

所述雙目定位系統由攝像機I和攝像機II組成。

所述激光平面掃描裝置包括工作基座，在工作基座上設有激光器和平面反射鏡，在平面反射鏡上方設有旋轉臺，旋轉臺頂部設有五棱鏡；激光器發出的激光束通過平面反射鏡反射至五棱鏡。

通過旋轉臺的旋轉，形成激光基準平面。

旋轉臺內設有驅動電機。

本發明還公開了基于上述的機械工件平面度快速測量裝置進行平面度測量的方法，包括以下步驟：

1)將激光平面掃描裝置與PSD位置傳感器放在機械工件的待測平面上，分別將PSD位置傳感器放在待測平面任意三點位置，調整激光平面掃描裝置的角度，使得PSD位置傳感器的讀數為零，確定激光基準面；

2)將PSD位置傳感器移到任意一個待測位置，用雙目定位系統記錄PSD位置傳感器的空間位置信息，然后用PSD位置傳感器檢測激光平面的高度信息，待記錄的空間位置信息和高度信息穩定顯示后，移動到下一個位置；

3)按步驟2)操作完成欲測的全部點的測量；

4)將所測的全部點的空間位置信息和高度信息通過無線數據傳輸單元和數據采集器輸入數據處理單元，通過擬合計算，得到機械工件待測平面的平面度信息。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：