[發明專利]一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202010700546.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111895910A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 林虎;薛梓;楊國梁;楊武偉
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B9/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開的一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置及測量方法，包括測微測頭、XZ軸運動裝置、激光器；測微測頭安裝在XZ軸運動裝置上，沿X軸或Z軸移動；測微測頭的測球與凸輪表面相接觸；激光器發出激光干涉測長雙光路，包括激光光束通過分光鏡被分為X光路和Z光路；X光路經過平面鏡反射后被角錐鏡一接收，角錐鏡一接收的反射后X光路與測桿的軸向相平行；Z光路被角錐鏡二接收，角錐鏡二接收的反射后Z光路與測桿的軸向相垂直；角錐鏡一和角錐鏡二均設置在測微測頭的測桿上。本發明采用激光干涉測長作為測量標準，替代光柵尺測長，大大降低了測量過程的阿貝誤差，同時光路的布置適用于多種類型凸輪的測量。

技術領域

本發明屬于精密測量技術領域，涉及一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置及測量方法。

背景技術

凸輪軸屬于發動機的配氣機構，其升程誤差直接影響氣門開閉間隙大小及配氣效率，也是發動機噪聲的影響因素之一。目前，凸輪測量方法主要依靠的是極坐標測量原理，即由精密主軸系統和高精度光柵編碼器生成被測量凸輪回轉角度的圓分度，由徑向精密導軌和長光柵傳感器在徑向方向上掃描凸輪桃形面，最終由測量軟件計算出凸輪參數的誤差值。在此類儀器中，光柵尺不僅作為各坐標軸的測長單元，又作為各坐標軸運動的反饋控制單元，一般都布局在X、Y、Z導軌附近，遠離凸輪被測點，由于導軌存在一定的角擺誤差，以至產生較大的阿貝誤差，大大降低了凸輪的測量精度。同時對于凸輪多個誤差項的測量，現有測量原理對于不同凸輪的升程值測量無法避免測量光路間的位移影響，因而無法適用于多種凸輪的測量。

因此，提供一種能夠提高凸輪的測量精度，且適用于多種凸輪的測量的基于激光干涉原理的凸輪測量裝置及測量方法是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

為了實現上述的發明目的，本發明提供一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置及測量方法，采用激光干涉測長作為測量標準，替代光柵尺測長，激光干涉測長光路布置在凸輪被測點附近，大大降低了測量過程的阿貝誤差，同時光路的布置適用于多種類型凸輪的測量。為實現上述目的其具體方案如下：

一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置，所述凸輪位于凸輪軸上，在凸輪軸帶動下做回轉圓周運動，包括測微測頭、XZ軸運動裝置、激光器；其中，

所述測微測頭安裝在所述XZ軸運動裝置上，沿X軸或Z軸移動；所述測微測頭包括測桿和位于所述測桿前端的測球，所述測球與所述凸輪表面相接觸；

所述激光器發出激光干涉測長雙光路，包括激光光束通過分光鏡被分為X光路和Z光路；所述X光路經過平面鏡反射后被角錐鏡一接收，所述角錐鏡一接收的反射后X光路與所述測桿的軸向相平行；所述Z光路被角錐鏡二接收，所述角錐鏡二接收的反射后Z光路與所述測桿的軸向相垂直；所述角錐鏡一和所述角錐鏡二均設置在所述測桿上。

優選的，所述XZ軸運動裝置包括X軸導軌，和滑動連接于X軸導軌的X軸滑塊，Z軸導軌，和滑動連接于Z軸導軌的Z軸滑塊；所述X軸導軌安裝于所述Z軸滑塊上；所述測微測頭安裝于所述X軸滑塊上。

優選的，所述測微測頭還包括測頭座，所述測頭座安裝于所述X軸滑塊上，所述測桿安裝于所述測頭座上。

優選的，所述分光鏡分出的X光路依次經過平面鏡一、平面鏡二后，入射至所述角錐鏡一，所述平面鏡一和所述平面鏡二對各自的入射光路均進行90°反射。

優選的，所述凸輪包括盤形凸輪，所述測球與所述盤形凸輪側表面相接觸。

優選的，所述凸輪包括圓柱凸輪，所述圓柱凸輪上具有曲線槽，所述測球與所述曲線槽下端面和內底面相接觸。

本發明還提供了一種基于激光干涉原理的凸輪測量裝置的測量方法，其包括如下步驟：

步驟一、在所述凸輪軸一側布置XZ軸運動裝置及測微測頭，并搭建激光干涉測長雙光路；