CN103234485A - 一种检测平行度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测平行度的方法，将一具有光源和一等腰梯形光阑的结构光源头置于一基准平面上，将一与所述基准平面平行的平面置于结构光源的投射区域内，平面上形成一个四边形，求出光源在平面投影的四个边的长度作为基准长度，将待测平面置于结构光源的投射区域内，比较投射到待测平面四条边的长度与基准长度是否相等来判断其是否与基准面平行。光阑投影为等腰梯形时，通过一定角度安装，使待测平面上投影为矩形，则证明两个平面平行。本发明方法简单，操作简便。

Description

一种检测平行度的方法

技术领域

本发明涉及检测一个平面相对于一个基准平面的平行度的方法，具体涉及一种检测平行度的方法。

背景技术

在检测一个平面相对于一个基准平面的平行度时，常用的方法有平晶干涉法、测微表测量法、光轴法等。

1）平晶干涉法

把平晶放在它所能覆盖的整个被测平面上，用平晶工作面体现理想平面，根据测量时出现的干涉条纹形状和数目来计算误差值，该方法只适合测量精研的小平面。

2）测微表测量法

用三个可调支撑将被测件支撑在参考平板上，用测微仪指示，调整可调支撑，用三点或四点法进行测量，然后用测微仪读出被测表上各点的最大与最小读数差作为测量结果，该方法可测量中等尺寸的工件。

3）光轴法

利用准直类仪器，以其光轴扫描的平面作为测量基准，在工件被测位置布置测点，测出各测点相对于该测量基准的偏离量。

另外，还有水平仪法、自准直仪法、互检法等。但在应用以上方法测量，不但对测量人员技能要求高，而且费时费力。

在激光加工的时候，如打标时，需要将工件的表面与激光光线完全垂直，此时，需要测量工件表面与激光器聚焦镜表面的平行度。

光阑：光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障称为光阑。光阑孔的大小就限定了物面或像面的大小，即限定了光学系统的成像范围。这个限定成像范围的光阑称为视场光阑。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测平行度的方法，该方法通过将一具有光源A和一光阑的结构光源头G置于待测平面内的方式进行检测平行度，其方法简单可行，调整过程简单且不需要专门的技术人员，省时省力，检测结果准确。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种检测平行度的方法，该方法包括下述步骤：

1）将一具有光源A和一等腰梯形光阑M的结构光源头G置于一基准平面P1上，且光源A在等腰梯形光阑M平面上垂直投影的点位于其中心，该结构光源头G能够绕光源A的发射点在与所述基准平面P1垂直的平面内旋转；

2）将一与所述基准平面P1平行的平面P2置于结构光源G的投射区域内；

3）光源A发出的光线经过等腰梯形光阑M后，投射到平面P2上，形成一个四边形a1,b1,c1,d1；

4）求出光源A在平面P2投影的四个边的长度作为基准长度；

5）将待测平面P3置于结构光源G的投射区域内，且测量光源A发出的光线经过等腰梯形光阑M后，投射到待测平面P3上的梯形有四条边的长度；

6）比较所述投射到待测平面P3的梯形的四条边的长度与所述基准长度是否相等，如果相等则平行，如果不相等则不平行。

进一步地，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中a1边长按照下式进行计算：

a1=(l2-l1)*sin[180°-(α+β+η)]

式中，a1为光源A在平面P2投影的一条边的长度，l2、l1分别为光源A至平面P2的投影边长a1的两端点的光线长度，且l2＞l1；α为已知等腰梯形光阑M平面与基准平面P1的夹角，β为l2与l1两条光线长度的夹角，η为l1与等腰梯形光阑M平面的夹角。

进一步地，所述a1为光源A在平面P2投影的一条边的长度，c1为光源A在平面P2投影与a1相对的一条边的长度，c1=a1。

进一步地，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中b1边长按照下式进行计算：

$b1=\frac{l2*b0}{l3}$

式中，b1为光源A在平面P2投影且与a1相邻的一条边的长度，b0为与b1对应的等腰梯形光阑M的一条边的长度，l3为光源A入射至等腰梯形光阑M的一条边b0的一个端点的光线长度，l2为光源A至平面P2的投影边长a1与b1的端点相交处的光线长度。

进一步地，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中d1边长按照下式进行计算：

$d1=\frac{l1*d0}{l1}$

式中，d1为光源A在平面P2投影且与b1相对的一条边的长度，d0为与d1对应的等腰梯形光阑M的一条边的长度，l1为光源A至平面P2的投影边长a1与d1端点相交处的光线长度。

采用本案中的方法及装置可以快速校正被检平面与基准的平行度以及校正两个平面之间的距离，调整过程简单且不需要专门的技术人员。

附图说明

图1是本发明检测平行度的方法的原理图。

图2是图1中平面ACG的平面图。

图3是图1中平面ACE的平面图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明采用的测量工具为一结构光源头G。G具有一点光源A以及一等腰梯形光阑M，且光源A在等腰梯形光阑M平面上垂直投影的点位于其中心。图1中，该结构光源头G安装在一基准平面P1上，且为了安装方便等原因，可绕光源A的发射点在与所述基准平面垂直的平面内旋转。图1中，将一平面P2置于结构光源G的投射区域内，平面P2与基准平面P1平行。通过求出等腰梯形光阑M在平面P2上投影的四个边的长度，作为基准长度。测量时，将待测平面P3置于结构光源G的投射区域内，且测量光源A发出的光线经过等腰梯形光阑M后，投射到待测平面P3上的梯形有四条边的长度；比较投射到待测平面P3的梯形的四条边的长度与基准长度是否相等，如果相等则平行，如果不相等则不平行。

如图1所示，光线经过等腰梯形光阑M后，会投射到平面P2上，形成一个四边形。由于构光源头G可绕光源A的发射点在与所述基准平面P1垂直的平面内旋转，因此，其在平面P2上的形状也为等腰梯形，需求出该等腰梯形的四条边：a1,b1,c1,d1。

四个边的长度计算过程如下：

光线经过等腰梯形光阑M后会形成四个光线的平面，其中图1中的平面ACG的示意如图2所示。已知等腰梯形光阑M平面与基准平面P1的夹角为α，平面ACG两边的光线的夹角为β，该平面ACG的两条边与等腰梯形光阑M边的夹角分别为λ,η，以及光源A至平面P2的两条边缘的长度AG=l1和AC=l2需要求出CG边的长度a1。上述l2＞l1。

由图2可知，

α+β+η+θ=180°

因此，θ=180°-(α+β+η)

CO=l2*Sinθ=l2*Sin[180°-(α+β+η)]

GO=l1*Sinθ=l1*Sin[180°-(α+β+η)]

a1=CO-GO=(l2-l1)*Sin[180°-(α+β+η)]

上文已提到，平面P2上的形状也为等腰梯形，因此c1=a1=(l2-l1)*Sin[180°-(α+β+η)]。

b1计算过程如下：

由于结构光源头G是绕光源A的发射点在与所述基准平面P1垂直的平面内旋转的，且光源A投影位于等腰梯形光阑M平面中心位置。因此，如图3所示，光线投影到等腰梯形光阑M形成的一个侧面中一条边BD与平面P2上的一条边CE是平行的。假设已知光源入射到光阑后的边长AB为l3，BD的长为b0，由相似三角形原理可知：

$\frac{b0}{b1}=\frac{l3}{l2}$

因此，

$b1=\frac{l2*b0}{l3}.$

同理，求d1时，光线投影到梯形光阑形成的一个侧面中的另一条边长度为l4，由相似三角形原理可知：

$\frac{d0}{d1}=\frac{l4}{l1}$

因此，

$d1=\frac{l1*d0}{l1}.$

上述方法快速准确，适于普通操作人员操作，便于推广使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案所保护的范围。

Claims (5)

1.一种检测平行度的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1）将一具有光源A和一等腰梯形光阑M的结构光源头G置于一基准平面P1上，且光源A在等腰梯形光阑M平面上垂直投影的点位于其中心，该结构光源头G能够绕光源A的发射点在与所述基准平面P1垂直的平面内旋转；

2）将一与所述基准平面P1平行的平面P2置于结构光源G的投射区域内；

3）光源A发出的光线经过等腰梯形光阑M后，投射到平面P2上，形成一个四边形a1,b1,c1,d1；

4）求出光源A在平面P2投影的四个边的长度作为基准长度；

5）将待测平面P3置于结构光源G的投射区域内，且测量光源A发出的光线经过等腰梯形光阑M后，投射到待测平面P3上的梯形有四条边的长度；

6）比较所述投射到待测平面P3的梯形的四条边的长度与所述基准长度是否相等，如果相等则平行，如果不相等则不平行。

2.根据权利要求1所述的检测平行度的方法，其特征在于，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中a1边长按照下式进行计算：

a1=(l2-l1)*sin[180°-(α+β+η)]

式中，a1为光源A在平面P2投影的一条边的长度，l2、l1分别为光源A至平面P2的投影边长a1的两端点的光线长度，且l2＞l1；α为已知等腰梯形光阑M平面与基准平面P1的夹角，β为l2与l1两条光线长度的夹角，η为l1与等腰梯形光阑M平面的夹角。

3.根据权利要求1或2所述的检测平行度的方法，其特征在于，所述a1为光源A在平面P2投影的一条边的长度，c1为光源A在平面P2投影与a1相对的一条边的长度，c1=a1。

4.根据权利要求1或2所述的检测平行度的方法，其特征在于，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中b1边长按照下式进行计算：

$b1=\frac{l2*b0}{l3}$

式中，b1为光源A在平面P2投影且与a1相邻的一条边的长度，b0为与b1对应的等腰梯形光阑M的一条边的长度，l3为光源A入射至等腰梯形光阑M的一条边b0的一个端点的光线长度，l2为光源A至平面P2的投影边长a1与b1的端点相交处的光线长度。

5.根据权利要求1或2所述的检测平行度的方法，其特征在于，所述光源A在平面P2投影的四条边的长度中d1边长按照下式进行计算：

$d1=\frac{l1*d0}{l1}$

式中，d1为光源A在平面P2投影且与b1相对的一条边的长度，d0为与d1对应的等腰梯形光阑M的一条边的长度，l1为光源A至平面P2的投影边长a1与d1端点相交处的光线长度。

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