CN102305604B - 激光可调多用测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种激光可调多用测量装置及其测量方法，该测量装置包含安装在机床上的可调激光发射器、设置在被测孔的两端内的过渡套、还包含分别设置在过渡套内的正向激光接收器和反向激光接收器。先将被测孔基准平面与机床调平，将可调激光发射器固定在机床主轴上，调节激光器激光束与机床主轴伸缩方向在同一直线上，将机床主轴移至被测孔大致中心位置处，分别将正向激光接收器和反向激光接收器插入过渡套，然后将过渡套插入被测孔两侧，分别读取正向激光接收器和反向激光接收器的数值，得出被测孔相对于基准平面的垂直度或同轴度。本发明能够便捷、高效地在线测量测量深孔与基准平面的垂直度以及机床主轴伸缩方向与孔轴线同轴度，确保产品质量。

Description

激光可调多用测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种激光可调多用测量装置及其测量方法。

背景技术

核电蒸发器的管板直径为φ3000mm，厚度为600mm，在其上面有近万个深孔，需以核电蒸发器管板一次侧平面为基准，测量各深孔相对于基准平面的垂直度。深孔垂直度的偏差将直接影响到之后支撑板的安装及在近万个矩形排列的管孔内能否顺利、准确地穿过长达十几米的U型管束。

核电蒸发器管板二次侧筒体段排污管加工采用先在筒体上预加工斜孔，然后在筒体外部焊接排污管延伸段再二次加工的工艺，加工时机床无法找到加工基准，需要将被测孔中心轴线调整至与机床主轴伸缩方向一致，然后进行扩孔加工。

传统心轴模拟中心轴线的方法，需要先测量被测孔的孔径，然后按孔径尺寸加工与之配合的芯棒，插入被测孔中，通过测量芯棒可得到被测孔中心轴线。若被测孔尺寸较小或孔很深时，制作芯棒难度非常大，而且成本太高。另外，还可以利用三坐标测量机进行测量，但是三坐标测量受产品尺寸的限制，不适用大尺寸产品的检测。

目前急需一种能够有效准确的测量深孔垂直度和同轴度的装置和方法。

发明内容

本发明提供的一种激光可调多用测量装置及其测量方法，能够便捷、高效地在线测量测量深孔与基准平面的垂直度以及机床主轴伸缩方向与孔轴线同轴度，确保产品质量。

为了达到上述目的，本发明提供一种激光可调多用测量装置，该测量装置包含可调激光发射器、正向激光接收器和反向激光接收器，还包含过渡套；

所述的可调激光发射器安装在机床上，所述的过渡套设置在被测孔的两端内，所述的正向激光接收器和反向激光接收器分别设置在被测孔两端的过渡套内。

所述的可调激光发射器包含定位轴套、激光器、激光器外套、球形调节套、调节螺钉、激光开关和电池组；

所述的激光器设置在激光器外套内，激光器外套设置在球形调节套内，球形调节套尾部与定位轴套内壁配合，定位轴套与机床主轴三爪配合，激光开关设置在定位轴套尾端，与激光器电路连接，调节螺钉设置在球形调节套前端。

所述的可调激光发射器还包含设置在球形调节套前端的弹簧垫圈和压圈。

所述的正向激光接收器和反向激光接收器都包含电路部分和安装部分，该正向激光接收器和反向激光接收器都还包含设置在安装部分外部的连接套。

所述的电路部分包含电路连接的激光接收电路、显示电路和电源。

所述的连接套的外圆圆心与激光接收器的物理中心同心。

所述过渡套的外圆尺寸与被测孔的内圆匹配，内圆尺寸与连接套的外圆匹配，过渡套的内圆和外圆同轴。

本发明还提供一种基于激光可调多用测量装置的测量方法，该测量方法包含以下步骤：

步骤1、先将被测孔基准平面与机床调平；

步骤2、将可调激光发射器固定在机床主轴三爪夹头上；

步骤3、利用调节螺钉调节激光器，从正交的两个方向调节激光器出光角度，使激光器激光束与机床主轴伸缩方向在同一直线上；

步骤4、将机床主轴移至被测孔大致中心位置处；

步骤5、分别将正向激光接收器和反向激光接收器插入过渡套，然后将过渡套插入被测孔两侧；

步骤6、分别读取正向激光接收器的数值（X_正，Y_正）和反向激光接收器的数值（X_反，Y_反），从而得出被测孔相对于基准平面的垂直度或被测孔相对于机床主轴的同轴度。

本发明具有以下优点：

1、可以高精度的测量深孔相对于基准平面的垂直度等的测量：由于激光发射器可直接安装在机床上，因此可以利用机床为平台达到在线快速的测量。

2、激光自动读取和显示数据，减少了人为的误差。

3、测量基准中心轴线和被测孔中心轴线利用激光光轴替代，取代传统的心棒模拟中心轴线的方法，测量装置的长度可以不受限制。

附图说明

图1是本发明提供的一种激光可调多用测量装置的结构示意图；

图2是可调激光发射器的结构示意图；

图3是正向激光接收器和反向激光接收器的结构示意图；

图4是显示电路的结构示意图；

图5是过渡套的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图5，具体说明本发明的较佳实施例：

如图1所示，本发明提供一种激光可调多用测量装置，包含可调激光发射器101、正向激光接收器1021和反向激光接收器1022，还包含过渡套103。

所述的可调激光发射器101安装在机床上，所述的过渡套103设置在被测孔的两端内，所述的正向激光接收器1021和反向激光接收器1022分别设置在被测孔两端的过渡套103内。

如图2所示，所述的可调激光发射器101包含定位轴套1011、激光器1012、激光器外套1013、球形调节套1014、调节螺钉1015、激光开关1016和电池组1017。

所述的激光器1012设置在激光器外套1013内，激光器1012产生准直激光（采用高品质半导体激光发射器），激光器外套1013设置在球形调节套1014内，球形调节套1014尾部与定位轴套1011内壁配合，定位轴套1011与机床主轴三爪配合（机床主轴三爪是机床主轴固定刀具的标准配件，利用三爪可以快速将可调激光发射器固定于机床主轴中心），激光开关1016设置在定位轴套1011尾端，与激光器1012电路连接，控制激光器1012的启闭，调节螺钉1015设置在球形调节套1014前端，可以从正交的两个方向调节激光器1012的出光角度，电池组1017为激光器1012供电。

所述的可调激光发射器101还包含设置在球形调节套1014前端的弹簧垫圈1018和压圈1019，通过弹簧垫圈和压圈能达到很好的固定和限位的效果。

如图3和图4所示，所述的正向激光接收器1021和反向激光接收器1022都包含电路部分和安装部分，所述的电路部分包含电路连接的激光接收电路、显示电路11和电源22，该正向激光接收器1021和反向激光接收器1022都还包含设置在安装部分外部的连接套33，连接套33的外圆圆心与激光接收器的物理中心同心。

所述的显示电路11采用二维PSD显示管，选用了面积较大的条形7段式LED显示器，PSD探测器选用S5991‐01：12×12mm 型号的二维PSD，通过激光接收电路将射入激光与接收器物理中心偏差（X，Y）值在二维PSD显示管上显示。

如图5所示，所述过渡套103的外圆尺寸与被测孔的内圆匹配，内圆尺寸与连接套33的外圆匹配，过渡套103的内圆和外圆同轴。

过渡套是根据不同被测孔尺寸而制作的，制作方便、成本低，有了过渡套后，即可满足对各种尺寸孔的测量。为了使激光接收器物理中心与被测孔的中心同心，同时考虑到被测孔的孔径公差因素，需要按照被测孔径制作多个尺寸的过渡套。

本发明还提供一种基于激光可调多用测量装置的测量方法，该测量方法包含以下步骤：

步骤1、先将被测孔基准平面与机床调平；

步骤2、将可调激光发射器固定在机床主轴三爪夹头上；

步骤3、利用调节螺钉调节激光器，从正交的两个方向调节激光器出光角度，使激光器激光束与机床主轴伸缩方向在同一直线上；

步骤4、将机床主轴移至被测孔大致中心位置处；

步骤5、分别将正向激光接收器和反向激光接收器插入过渡套，然后将过渡套插入被测孔两侧；

步骤6、分别读取正向激光接收器的数值（X_正，Y_正）和反向激光接收器的数值（X_反，Y_反），从而得出被测孔相对于基准平面的垂直度或被测孔相对于机床主轴的同轴度。

本发明所具有的优点和积极效果是：

1、可以高精度的测量深孔相对于基准平面的垂直度等的测量：由于激光发射器可直接安装在机床上，因此可以利用机床为平台达到在线快速的测量。

2、激光自动读取和显示数据，减少了人为的误差。

3、测量基准中心轴线和被测孔中心轴线利用激光光轴替代，取代传统的心棒模拟中心轴线的方法，测量装置的长度可以不受限制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种激光可调多用测量装置，其特征在于，该测量装置包含可调激光发射器（101）、正向激光接收器（1021）和反向激光接收器（1022），还包含过渡套（103）；

所述的可调激光发射器（101）安装在机床上，所述的过渡套（103）设置在被测孔的两端内，所述的正向激光接收器（1021）和反向激光接收器（1022）分别设置在被测孔两端的过渡套（103）内；

所述的可调激光发射器（101）包含定位轴套（1011）、激光器（1012）、激光器外套（1013）、球形调节套（1014）、调节螺钉（1015）、激光开关（1016）和电池组（1017）；

所述的激光器（1012）设置在激光器外套（1013）内，激光器外套（1013）设置在球形调节套（1014）内，球形调节套（1014）尾部与定位轴套（1011）内壁配合，定位轴套（1011）与机床主轴三爪配合，激光开关（1016）设置在定位轴套（1011）尾端，与激光器（1012）电路连接，调节螺钉（1015）设置在球形调节套（1014）前端。

2.如权利要求1所述的激光可调多用测量装置，其特征在于，所述的可调激光发射器（101）还包含设置在球形调节套（1014）前端的弹簧垫圈（1018）和压圈（1019）。

3.如权利要求1所述的激光可调多用测量装置，其特征在于，所述的正向激光接收器（1021）和反向激光接收器（1022）都包含电路部分和安装部分，该正向激光接收器（1021）和反向激光接收器（1022）都还包含设置在安装部分外部的连接套（33）。

4.如权利要求3所述的激光可调多用测量装置，其特征在于，所述的电路部分包含电路连接的激光接收电路、显示电路（11）和电源（22）。

5.如权利要求3所述的激光可调多用测量装置，其特征在于，所述的连接套（33）的外圆圆心与激光接收器的物理中心同心。

6.如权利要求3所述的激光可调多用测量装置，其特征在于，所述过渡套（103）的外圆尺寸与被测孔的内圆匹配，内圆尺寸与连接套（33）的外圆匹配，过渡套（103）的内圆和外圆同轴。

7.一种基于如权利要求1所述的激光可调多用测量装置的测量方法，其特征在于，该测量方法包含以下步骤：

步骤1、先将被测孔基准平面与机床调平；

步骤2、将可调激光发射器固定在机床主轴三爪夹头上；

步骤3、利用调节螺钉调节激光器，从正交的两个方向调节激光器出光角度，使激光器激光束与机床主轴伸缩方向在同一直线上；

步骤4、将机床主轴移至被测孔大致中心位置处；

步骤5、分别将正向激光接收器和反向激光接收器插入过渡套，然后将过渡套插入被测孔两侧；

步骤6、分别读取正向激光接收器的数值（X_正，Y_正）和反向激光接收器的数值（X_反，Y_反），从而得出被测孔相对于基准平面的垂直度或被测孔相对于机床主轴的同轴度。

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