[發明專利]調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法

有效

• 申請號: 201710303222.4
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107084674B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 畢超;李成瑋;王磊;鮑晨興;李迪
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12;G01B11/24
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發明提供一種調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法，主要用于提高大型內孔特征的半徑和輪廓參數的非接觸式掃描測量精度，屬于測量技術領域。該方法的實現過程需要借助于二維位移臺和高精度圓環。該方法所包括的步驟為：(1)將測量裝置安裝于二維位移臺上，并將其放置于圓環的內部；(2)通過測量裝置的回轉、激光位移傳感器的輸出以及二維位移臺的運動，使回轉臺的回轉軸線與圓環的幾何軸線重合；(3)旋轉調節手柄使激光位移傳感器沿著與其出射激光束垂直的方向移動，直到出射激光束通過回轉臺的回轉中心為止。本發明原理簡單、使用方便，解決了大型內孔特征掃描測量過程中的關鍵問題，有助于提高其測量精度。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，涉及一種調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法。

背景技術

在航空、航天、核能和船舶等領域中，大型內孔特征的半徑和輪廓參數是基本的測量任務之一，例如航空發動機的機匣內壁、大型齒輪的軸孔和船體管道的截面等，其尺寸范圍通常為Φ500～1000mm，而精度要求則為0.01～0.1mm。由于此類工件的內徑尺寸精度是保證大型裝備制造質量的一個重要因素，因而實現對這些大尺寸內徑的尺寸參數的精確測量，具有很大的現實意義和應用價值。長期以來，在我國大型裝備的制造過程中，對于大型軸孔零件內徑的測量問題，通常采用弓高弦長法、內徑千分尺和基線尺等進行測量，不僅操作不便、精度難以保證，而且人為因素影響較大。

隨著測量技術的發展和進步，出現了許多大尺寸內徑的測量方法。由于被測尺寸范圍大而測量精度要求高，現有的測距傳感器很難同時滿足測量范圍和精度的要求。因此，測量大尺寸內徑一般采用相對測量法來實現，即將激光位移傳感器安裝在高精度的測量臂上，通過測量臂的整周回轉帶動激光位移傳感器完成整個圓形截面的掃描測量。測量臂預先通過標定得到其真實長度L₀，當測量臂的旋轉角度為θ時，激光位移傳感器測量的被測表面與傳感器之間的距離為Δ(θ)，這樣就可得到被測點處的半徑R(θ)＝L₀+Δ(θ)，此方法即為相對測量法。此過程中的關鍵環節就是激光位移傳感器的出射激光束的調整問題，將激光位移傳感器安裝在測量臂上后，其出射激光束與測量臂的回轉軸線處于空間交錯的狀態，此時不能直接通過L₀與Δ(θ)的相加來獲得R(θ)。而要實現被測點處的半徑值R(θ)＝L₀+Δ(θ)的目標，就需要將激光位移傳感器的出射激光束調整到與測量臂的回轉軸線垂直相交的狀態。目前，針對此問題還沒有較為成熟和有效的方法，只能通過裝配和觀察近似予以保證，這就導致了大尺寸內徑測量系統的測量精度不高。因此，本發明所提供的一種調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法，可以將激光位移傳感器的出射激光束調整到與回轉軸線垂直相交的位置，從而有助于提高大尺寸內徑測量系統的測量精度，具有一定的實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法。其目的是解決激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的調整難題，提高裝置的測量精度，從而實現大尺寸內孔半徑和輪廓參數的精確測量。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

該調整激光位移傳感器的出射激光束通過回轉中心的方法所依托的測量裝置包括激光位移傳感器(1)、一維平移臺(3)、傳感器連接件(4)、回轉臺(5)和測量臂(6)；回轉臺(5)能夠繞自身的回轉軸線(7)進行360°整周回轉，測量臂(6)的一端通過軸孔套裝在回轉臺(5)的輸出軸上，另一端通過安裝板固定一維平移臺(3)，并且使一維平移臺(3)的一維工作臺面(8)的運動方向與測量臂(6)的長度方向垂直；將傳感器連接件(4)通過螺栓固定在一維平移臺(3)的一維工作臺面(8)上，將激光位移傳感器(1)通過螺栓安裝在傳感器連接件(4)上，并調整激光位移傳感器(1)的空間方位，使其出射激光束(2)的方向與測量臂(6)的長度方向平行。

本發明的特征在于，該方法的步驟如下：