[發明專利]基于組合面型基準件的運動部件多參數檢測方法

有效

• 申請號: 201710397942.1
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107234487B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 李杏華;邢艷蕾;房豐洲;黃銀國
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

1.一種基于組合面型基準件的運動部件多參數檢測方法，其特征在于，在沿Z軸設置的運動部件上安裝光學測頭，在與Z軸垂直的平臺上卡固組合面型基準件，在所述組合面型基準件上設有曲面陣列與平面陣列，運動部件位于所述組合面型基準件的上方；

所述光學測頭包括激光器、孔徑光闌、反射鏡、分光棱鏡、成像透鏡、CCD相機以及數據處理模塊，所述激光器發出的準直光束經所述孔徑光闌縮成細直光束，細直光束經所述反射鏡后入射到所述分光棱鏡中，1/2能量的反射光束投射到曲面陣列和平面陣列上的任意一點，該點反射的光束經所述分光棱鏡透射后，通過所述成像透鏡成像在所述CCD相機上；采用所述光學測頭和所述組合面型基準件測量運動部件在X、Y兩個方向上的位移和繞X、Y兩個方向的轉角，具體步驟如下：

1)通過標定得出光學測頭的光軸在CCD相機中的位置坐標O(x₀，y₀)，調整所述光學測頭的光束和所述組合面型基準件上的曲面中心線以及平面法線平行；

2)運動部件帶動光學測頭沿左右方向平移到曲面陣列上的第一位置A_I處，此時曲面陣列上對應的測量點為A₁(x₁，y₁，z₁)，所述數據處理模塊按照以下步驟進行數據處理：

2.1)獲取CCD相機中成像光斑中心位置坐標A₁′(x₁′，y₁′)；

2.2)將步驟2.1)中的光斑中心位置坐標A₁′(x₁′，y₁′)轉換為光斑中心距離光軸的距離S_1x、S_1y；

2.3)計算測量點A₁斜率對應的角度：

ξ_x＝arctan(s_1x/f)/2

ξ_y＝arctan(s_1y/f)/2

其中：ξ_x代表測量點A₁在XOZ平面內的切線與X軸方向的夾角；

ξ_y代表測量點A₁在YOZ平面內的切線與Y軸方向的夾角；

f代表成像透鏡的焦距；

2.4)計算測量點A₁(x₁，y₁，z₁)的坐標：

x₁＝g(ξ_x)

y₁＝g(ξ_y)

其中：g(x)代表一元函數；

3)運動部件帶動光學測頭沿左右方向平移到曲面陣列上的第二位置A_II處，此時曲面陣列上對應的測量點為A₂(x₂，y₂，z₂)，數據處理過程同步驟2)，測量點A₂(x₂，y₂，z₂)的坐標為：

x₂＝g(φ_x)

y₂＝g(φ_y)

其中：Φ_x代表測量點A₂在XOZ平面內的切線與X軸方向的夾角；

Φ_y代表測量點A₂在YOZ平面內的切線與Y軸方向的夾角；

4)數據處理模塊計算運動部件在X、Y兩個方向上的位移：

M＝g(φ_x)-g(ξ_x)+P

N＝g(φ_y)-g(ξ_y)+Q

其中：M代表運動部件在X方向的位移；

N代表運動部件在Y方向的位移；

P代表第i個曲面和第j個曲面的中心線在X方向的距離；

Q代表第i個曲面和第j個曲面的中心線在Y方向的距離；

5)運動部件帶動光學測頭沿左右方向平移到平面陣列上的第三位置A_III處，此時平面陣列上對應的測量點為A₃(x₃，y₃，z₃)，運動部件繞X、Y兩個方向的轉角為ε_x、ε_y，所述數據處理模塊按照以下步驟進行數據處理：

5.1)獲取CCD相機中成像光斑中心位置坐標A₃′(x₃′，y₃′)；

5.2)將步驟5.1)中的光斑中心位置坐標A₃′(x₃′，y₃′)轉換為光斑中心距離光軸的距離S_3x、S_3y；

5.3)計算運動部件在位置A_III處的兩個轉角：

ε_x＝arctan(s_3x/f)/2

ε_y＝arctan(s_3y/f)/2

其中：ε_x代表運動部件在位置A_III處繞X軸的轉角；

ε_y代表運動部件在位置A_III處繞Y軸的轉角；

f代表成像透鏡的焦距。