[發(fā)明專利]一種光幕式軸類零件測量儀測頭裝置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710436660.8
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN106989682B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周傳德;馮淼;何高法;孟明輝;張杰;田有毅
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶科技學(xué)院
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

1.一種光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：包括具有兩根支撐桿(8)的U型基架(9)和沿光線方向依次設(shè)置的平行光源(1)、位于同一豎直方向上的兩個平面鏡組(7)、位于同一豎直方向上的兩個線陣CCD傳感器(3)；所述平面鏡組(7)由兩個平行且鏡面相對設(shè)置的平面鏡組成，其中所述平面鏡與光線之間的夾角為45度；平行光源(1)產(chǎn)生低發(fā)散角的平行光，被待測量軸類零件(2)遮擋并且經(jīng)過兩個平面鏡組(7)光路改造后產(chǎn)生光斑的上下邊緣由兩個線陣CCD傳感器(3)采集；

所述兩個平面鏡組(7)、兩個線陣CCD傳感器(3)沿U型基架(9)上一根支撐桿的精密絲桿導(dǎo)軌(10)相向滑動和鎖定，其中平行光源(1)的照射方向與線陣CCD傳感器(3)的導(dǎo)軌面垂直，線陣CCD傳感器(3)的光軸與線陣CCD傳感器(3)的導(dǎo)軌面垂直。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：沿所述平行光源(1)的光線方向設(shè)有用于放大平行光源光線的第一放大鏡片組(5)，該第一放大鏡片組(5)位于平行光源(1)和待測量軸類零件(2)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：所述對應(yīng)的平面鏡組(7)和線陣CCD傳感器(3)之間分別設(shè)有第二放大鏡片組(6)，該第二放大鏡片組(6)用于放大經(jīng)平面鏡組(7)改造后的光線。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：所述第二放大鏡片組(6)和線陣CCD傳感器(3)之間還設(shè)置有濾光片。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：所述第一放大鏡組(5)和第二放大鏡組(6)均由兩塊平行的平凸透鏡組成，且所述兩塊平凸透鏡的平面相對，球面相背。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光幕式軸類零件測量儀測頭裝置，其特征在于：還包括用于固定平行光源(1)和第一放大鏡片組(5)的光源架(11)以及兩個用于固定平面鏡組(7)、第二放大鏡片組(6)和線陣CCD傳感器(3)的CCD傳感器架(12)；所述光源架(11)和兩個CCD傳感器架(12)分別套設(shè)在U型基架的不同支撐桿(8)上并且沿支撐桿的精密絲桿導(dǎo)軌(10)相向滑動和鎖定；

所述光源架(11)為矩形腔體結(jié)構(gòu)，其從前到后依次開設(shè)有用于放置平行光源(1)的圓形定位槽(111)以及與第一放大鏡片組(5)形狀相適配的第一弧形通槽(112)，所述平行光源(1)固定在圓形定位槽(111)內(nèi)，所述第一放大鏡片(5)組固定在第一弧形通槽(112)內(nèi)；

所述CCD傳感器架(12)為矩形腔體結(jié)構(gòu)，其從前到后依次開設(shè)有與平面鏡組(7)形狀相適配的45度通槽(121)、與第二放大鏡片組(6)形狀相適配的第二弧形通槽(122)、與濾光片形狀相適配的矩形通槽(123)、與線陣CCD傳感器(3)形狀相適配的定位凹槽(124)；所述平面鏡組(7)固定在所述45度通槽(121)內(nèi)，第二放大鏡片組(6)固定在所述第二弧形通槽(122)內(nèi)，濾光片固定在所述矩形通槽(123)內(nèi)，線陣CCD傳感器固定在定位凹槽(124)內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測頭裝置測量軸類零件直徑的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、用標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)定零點，將直徑為X(mm)的標(biāo)準(zhǔn)件放入待測區(qū)域，平行光源(1)產(chǎn)生的平行光被標(biāo)準(zhǔn)件遮擋后的光斑，分別照入上下兩個平面鏡組(7)，經(jīng)平面鏡組改造和第二放大鏡片組放大后光斑的上下邊緣由兩個線陣CCD傳感器(3)采集，最終在線陣CCD傳感器(3)上成像，其陰影分別被兩個線陣CCD傳感器(3)接收并將信號傳遞給計算機，由計算機算出其所在上下邊緣像素點的位置，標(biāo)定為零點A1、A2；

步驟二、將待測量軸類零件放入待測區(qū)域，其陰影部分會相對于標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)生變化,計算機算出其上下邊緣的像素點位置A3、A4，則待測軸類零件的直徑為：X+[|A1-A3|+|A2-A4|]×K，其中K＝D/β，D為線陣CCD傳感器(3)的光敏像元間距；β為第二放大鏡片組(6)的放大倍數(shù)，β的理論值為第二放大鏡片組(6)中平凸透鏡較大焦距與較小焦距的比值；

步驟三、對第二放大鏡片組(6)的放大倍數(shù)β進行標(biāo)定，由于CCD傳感器架(12)加工及安裝誤差，使得第二放大鏡片組(6)的放大倍數(shù)與理論值存誤差，需對β進行標(biāo)定，先對直徑為X(mm)標(biāo)準(zhǔn)件進行檢測，得出上下邊緣兩個邊界點，記錄像素點位置x₁、x₂。再對直徑為X+1(mm)標(biāo)準(zhǔn)件進行檢測，記錄像素點位置為x₃、x₄。則第二放大鏡片組的放大倍數(shù)為：

$\mathrm{\β}=\frac{\[|x_1-x_3|+|x_2-x_4|\]\×0.007}{1};$

步驟四、被標(biāo)定后的第二放大鏡片組(6)的放大倍數(shù)β返回步驟二，計算出待測量軸類零件的直徑。