[發明專利]一種銑床超長回轉臂姿態自適應高精度測量裝置

在審

• 申請號: 202210400009.6
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114952427A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 宋永欣;李寅浩;崔興晨;趙明
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24;G01B11/27
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高意;李洪福

本發明提供一種銑床超長回轉臂姿態自適應高精度測量裝置，包括：底座單元、準直系統、探測系統、反射鏡單元；底座單元包括磁吸基底和水平調節旋鈕；準直系統包括鏡管和設置在鏡管內的半導體激光器、孔徑光闌、聚焦透鏡組、偏振分光鏡、1/4波片、準直透鏡和自適應調節裝置；探測系統包括四象限探測器、光斑位置顯示屏、信號處理單元以及電源；反射鏡單元包括反射鏡、磁吸底座；磁吸基底直接與鏡管連接；鏡管中的偏振分光鏡一側通過準直透鏡連接四象限探測器，另一側通過1/4波片連接反射鏡；電源和信號處理單元設置在磁吸基底內，電源和信號處理單元分別通過電源線連接半導體激光器、四象限探測器、光斑位置顯示屏和自適應調節裝置。

技術領域

本發明涉及激光準直測量技術領域，具體而言，尤其涉及一種銑床超長回轉臂姿態自適應高精度測量裝置。

背景技術

隨著現代科學技術的發展，傳統的計量手段已經無法滿足生產實際的需要，迫切要求開發精度高、使用方便，適用于生產現場的形位及運動誤差測量設備。近年來，以準直激光束作為直線基準的測量方法得到了很大發展，激光準直技術在直線度、同軸度、平面度、平行度等形位誤差測量中得到了廣泛的應用，準直技術的研究是計量測試的重要研究領域之一。

激光準直由于其測量精度高、易操作、測量穩定性高等優點，近年來廣泛被應用在小角度測量、機床導軌的平行度、直線度、平面度等的測量、內外圓同軸度的測量以及水電站大壩的狀態檢測和隧道修建等領域。當前用于現場加工鋼結構件的銑床，其回轉臂的姿態測量多使用激光的方法，通過在銑床中心設置標靶，通過人眼觀察激光光斑在鏢靶上的位置來判斷超長回轉臂的姿態。當回轉臂較長(大于20米)時，人眼判斷鏢靶上光斑位置變化的誤差較大，精度較低，且無法實時測量回轉臂的姿態。此外，對于超長回轉臂，小角度姿態的變化都會導致過大的光斑漂移，而現有激光準直裝置無法在測量過程中根據姿態的變化情況自動調節測量范圍。

發明內容

根據上述提出現有激光準直裝置無法在測量過程中根據姿態的變化情況自動調節測量范圍的技術問題，而提供一種銑床超長回轉臂姿態自適應高精度測量裝置。本發明具有測量精度高、量程范圍大、自適應性強、調節方便等特點，可應用于臂長超過20m的超大構件加工銑床，解決當前缺乏超長回轉臂姿態大范圍、高精度、實時測量裝置的難題。

本發明采用的技術手段如下：

一種銑床超長回轉臂姿態自適應高精度測量裝置，包括：底座單元、準直系統、探測系統、反射鏡單元；其中：

底座單元，包括磁吸基底和水平調節旋鈕；

準直系統，包括鏡管和設置在鏡管內的半導體激光器、孔徑光闌、聚焦透鏡組、偏振分光鏡、1/4波片、準直透鏡和自適應調節裝置；

探測系統，包括四象限探測器、光斑位置顯示屏、激光器電源線、信號處理單元、四象限探測器電纜線以及電源；

反射鏡單元包括反射鏡、磁吸底座；

磁吸基底直接與鏡管連接；鏡管中的偏振分光鏡一側通過準直透鏡連接四象限探測器，另一側通過1/4波片連接反射鏡；電源和信號處理單元設置在磁吸基底內，電源和信號處理單元分別通過激光器電源線連接半導體激光器，通過四象限探測器電纜線連接四象限探測器，通過電纜線連接光斑位置顯示屏和自適應調節裝置。

進一步地，所述準直系統中：

孔徑光闌和聚焦透鏡組用于進一步調整光路，消除光束外圍雜散光并將光束聚焦在不同距離上；

偏振分光鏡和1/4波片用于是將半導體激光器發出的光束分為p光和s光，其中，s光被偏振分光鏡反射通過1/4波片，后由反射鏡反射回，再經1/4波片偏振為p光后通過偏振分光鏡經準直透鏡聚焦在四象限探測器探測窗口上。

進一步地，所述聚焦透鏡組包括固定端聚焦凸透鏡、自由端聚焦凸透鏡。