CN103884270A - 圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置及方法，包括有相互配合的夹持定位调整装置和激光发生装置，测量时，先将待测轴安装在活动块的V型槽上，移动滑块在直线导轨上移动，使电感测头的测量点位于待测端面近端，瞄准完成后控制电感测头在当前位置测量，得到初始位移；然后移动滑块令电感测头测量点位于待测轴端面远端，再次测量获得位移量；根据两个维度上两次测量得到的位移差值结合两次测量轴侧面的位移量可算出待测轴轴径方向相对于圆光栅安装端面的二维角度，此角度也就是圆光栅安装端面相对于轴径方向的二维角度。本发明结构简单，实现了圆光栅安装二维微小角度的测量，同时可机械加工过程的在线测量，测量精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及二维微小角度测量技术领域，尤其涉及一种圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置及方法 。
背景技术
旋转关节是坐标测量机测量臂的主要组成部分，其回转精度误差作为坐标测量机的主要随机误差之一，对测量精度有很大的影响。而旋转关节的转动角度由圆光栅测得，因此，圆光栅的安装对测量结果起到至关重要的作用。圆光栅由光栅固定片安装在轴的上端面，用于测量旋转关节的转动角度。安装时，圆光栅通过螺钉固定在固定片上，固定片中间有一个中心孔，当圆光栅的安装平面达到安装要求后（在平面度基准内千分表读数控制在10um），向固定片中心孔注入胶水，从而固定圆光栅的位置。
这种安装方法方便调整圆光栅的位置，同时便于其拆卸。然而安装的圆光栅必然会产生微小角度的偏移，由坐标测量机的结构及其运动模式，圆光栅会产生两个方向（俯仰角、偏摆角）的微小偏移角度，这两个角度对测量精度造成了很大影响，因此必须修正。
目前二维微小角度测量技术比较成熟的多为光学测角法。如激光干涉法、自准直仪法、内反射法等。这些方法均为非接触式测量，精度较高，然而这些测量系统结构较复杂，体积较大，且没有针对轴端面与轴径方向二维微小角度的高精度测量方法。也难以实现机械加工过程的在线测量。考虑到坐标测量机的结构，很难实现圆光栅安装的二维微小角度测量。
发明内容
本发明的目的是为了解决双关节坐标测量机圆光栅安装过程中产生俯仰或偏摆时的二维微小角度测量问题，提供了一种高精度、结构简单的测量装置。本发明方法基于电感式位移传感器，结合激光瞄准系统，能够轻松准确的检测出圆光栅安装过程中产生的二维偏转角度。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置，其特征在于：包括有相互 配合的夹持定位调整装置和激光发生装置，所述夹持定位调整装置包括有固定安装在工作台上的拱形门，所述拱形门的侧柱及横梁确定的两维正交方向上分别安装有电感测头，所述拱形门的正下方设有横穿的底座，所述底座上铺设有两平行的直线导轨，所述导轨上配合安装有滑块，所述滑块的上端面设有V型槽，所述V型槽的底端面通过球面支撑安装有活动块，所述活动块的与V型槽的低端面和一侧的内侧壁之间分别放置有压电陶瓷片，活动块与V型槽与另一侧的内侧壁之间的对应位置放置有弹簧；所述激光发生装置包括有安装在工作台上且位于导轨延长线方向上的激光发射器，所述激光发射器所产生的激光束平行于直线导轨，垂直于激光束和导轨与拱形门所在平面，且激光束经过安装在激光发生装置上的光屏中心的通光孔，在光屏的背光面是感光面，所述感光面覆盖除通光孔外光屏上的全部面积。
所述的两条平行直线导轨穿过拱形门中间，且垂直于拱形门所在平面，所述滑块置于导轨上可实现一维直线运动，待测轴顺着导轨方向夹装在可对其实现二维角度微调的活动块上。
所述的圆光栅安装时产生二维微小角度测量装置的测量方法，其特征在于：测量时，先将待测轴安装在活动块的V型槽上，移动滑块在直线导轨上移动，使电感测头的测量点位于待测端面近端，此时激光束照射在轴端面的圆光栅上，光栅面上的反光介质具有反射作用将激光束反射回去，反射光如果没有通过通光孔则会投射到光屏背面的感光面上，从而使感光面输出电信号；调节滑块上拱形门上的正交二维方向上的压电陶瓷片，改变轴端面的二维角度即可改变反射光光路，当感光面上正交二维方向的输出信号都为零时则表明反射光束通过通光孔返回光源，此时圆光栅与激光束高度垂直，至此瞄准操作完成，瞄准完成后控制电感测头在当前位置测量，得到初始位移；然后移动滑块令电感测头测量点位于待测轴端面远端，再次测量获得位移量；根据两个维度上两次测量得到的位移差值结合两次测量轴侧面的位移量可算出待测轴轴径方向相对于圆光栅安装端面的二维角度，此角度也就是圆光栅安装端面相对于轴径方向的二维角度。
本发明的优点是：
本发明实现了圆光栅安装二维微小角度的测量，避免了现有光学测角方法的复杂结构，同时解决了现有角度测量方法无法直接应用于轴端面相对轴径方向二维微小角度测量的问题。可直接应用于坐标测量机圆光栅安装二维微小角度的测量，实现机械加工过程的在线测量，测量精度较高。
该方法将二维微小角度测量转换为二维位移量测量，转换过程具有放大效果，同时位移测量技术已非常成熟精度非常高。通过高精度的位移测量推算二维微小角度值，方法新颖效率较高。
附图说明
图1 为本发明激光瞄准示意图。
图2为本发明测量装置的装配结构示意图。
具体实施方式
参见附图，一种圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置，包括有拱形门14及电感测头4，滑块11及导轨9，激光发生装置。拱形门14固定安装在工作台上。在拱形门14侧柱及横梁确定的两维正交方向上（设为X方向和Y方向）安装电感测头4（两个电感测头型号尺寸均相同）（如图2所示），测头4固定安装在拱形门14上，用于测量待测轴5侧面相对位移。两条平行直线导轨9固定于底座8上并穿过拱形门14中间，垂直于拱形门14所在平面。滑块11置于导轨9上可实现一维直线运动，待测轴5顺着导轨9方向夹装在可对其实现二维角度微调的活动块13上，活动块13位于滑块11上，在导轨9上滑动滑块11以改变电感测头4在轴侧面测量点位置。滑块11和活动块13的结构设计如图2。如图，滑块11和活动块13用球形支承10连接在一起，在X方向和Y方向分别放置一压电陶瓷片7，在X方向的压电陶瓷片7在与之对称的位置上安装弹簧12以产生X方向上的回复力。Y方向回复力由重力产生。调整X、Y两方向的压电陶瓷片7伸缩状态，结合半球形支承结构10即可实现轴端面，即圆光栅3的二维角度微调。激光瞄准系统（如图1）固定安装在工作台上，位于导轨9延长线方向。激光发射器1所产生的激光束6平行于直线导轨9。通过一次性装配并校准保证激光束与导轨高度平行，激光束和导轨与拱形门所在平面高度垂直。如图1所示，激光发射器1发射激光光束6后，光束6经过安装在激光发生装置上的光屏中心的通光孔，在光屏的背光面是感光面2。感光面2覆盖除通光孔外光屏上的全部面积。
测量时，先将待测轴5安装在活动块13的V型槽上，移动滑块11使电感测头4的测量点位于待测端面近端。此时激光束6照射在轴端面的圆光栅3上，光栅面上的反光介质具有反射作用将激光束6反射回去。反射光如果没有通过通光孔则会投射到光屏背面的感光面2上，从而使感光面2输出电信号。调节滑块11上X,Y方向的压电陶瓷7改变轴端面的二维角度可改变反射光光路，当感光面2上X,Y方向的输出信号都为零时则表明反射光束通过通光孔返回光源，此时圆光栅2与激光束6高度垂直。至此，瞄准操作完成。瞄准完成后控制电感测头4在当前位置测量，得到初始位移。然后移动滑块11令电感测头4测量点位于待测轴5端面远端，再次测量获得位移量。根据两个维度上两次测量得到的位移差值结合两次测量轴侧面的位移量可算出待测轴5轴径方向相对于圆光栅2安装端面的二维角度，此角度也是圆光栅安装端面相对于轴径方向的二维角度。
Claims (3)
1.一种圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置，其特征在于：包括有相互 配合的夹持定位调整装置和激光发生装置，所述夹持定位调整装置包括有固定安装在工作台上的拱形门，所述拱形门的侧柱及横梁确定的两维正交方向上分别安装有电感测头，所述拱形门的正下方设有横穿的底座，所述底座上铺设有两平行的直线导轨，所述导轨上配合安装有滑块，所述滑块的上端面设有V型槽，所述V型槽的底端面通过球面支撑安装有活动块，所述活动块的与V型槽的低端面和一侧的内侧壁之间分别放置有压电陶瓷片，活动块与V型槽与另一侧的内侧壁之间的对应位置放置有弹簧；所述激光发生装置包括有安装在工作台上且位于导轨延长线方向上的激光发射器，所述激光发射器所产生的激光束平行于直线导轨，垂直于激光束和导轨与拱形门所在平面，且激光束经过安装在激光发生装置上的光屏中心的通光孔，在光屏的背光面是感光面，所述感光面覆盖除通光孔外光屏上的全部面积。
2.根据权利要求1所述的圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置，其特征在于：所述的两条平行直线导轨穿过拱形门中间，且垂直于拱形门所在平面，所述滑块置于导轨上可实现一维直线运动，待测轴顺着导轨方向夹装在可对其实现二维角度微调的活动块上。
3.基于权利要求1所述的圆光栅安装时产生二维微小角度测量装置的测量方法，其特征在于：测量时，先将待测轴安装在活动块的V型槽上，移动滑块在直线导轨上移动，使电感测头的测量点位于待测端面近端，此时激光束照射在轴端面的圆光栅上，光栅面上的反光介质具有反射作用将激光束反射回去，反射光如果没有通过通光孔则会投射到光屏背面的感光面上，从而使感光面输出电信号；调节滑块上拱形门上的正交二维方向上的压电陶瓷片，改变轴端面的二维角度即可改变反射光光路，当感光面上正交二维方向的输出信号都为零时则表明反射光束通过通光孔返回光源，此时圆光栅与激光束高度垂直，至此瞄准操作完成，瞄准完成后控制电感测头在当前位置测量，得到初始位移；然后移动滑块令电感测头测量点位于待测轴端面远端，再次测量获得位移量；根据两个维度上两次测量得到的位移差值结合两次测量轴侧面的位移量可算出待测轴轴径方向相对于圆光栅安装端面的二维角度，此角度也就是圆光栅安装端面相对于轴径方向的二维角度。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277134A (zh) * | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 株式会社三丰 | 球形状测定方法和装置 |
| CN105571524A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-05-11 | 贵州航天计量测试技术研究所 | 一种基于圆光栅的传动轴测角装置 |
| CN109425310A (zh) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 南京雄豹精密机械有限公司 | 一种直线导轨副精度在线测量方法 |
| CN109870109A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-11 | 长春理工大学 | 一种二维光栅位移传感器测量装置 |
| CN115355835A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 轴承内外径测量装置及其测量方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2316630Y (zh) * | 1997-12-29 | 1999-04-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 高精度角度自动测量仪器 |
| JP2008058162A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Myu-Loon:Kk | 角度表示装置 |
| CN101545761A (zh) * | 2009-05-06 | 2009-09-30 | 湖北工业大学 | 一种多自由度光学测量系统 |
| CN102176086A (zh) * | 2011-01-19 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 偏振光平面镜参考共光路补偿的二维光电自准直方法与装置 |
-
2013
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2316630Y (zh) * | 1997-12-29 | 1999-04-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 高精度角度自动测量仪器 |
| JP2008058162A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Myu-Loon:Kk | 角度表示装置 |
| CN101545761A (zh) * | 2009-05-06 | 2009-09-30 | 湖北工业大学 | 一种多自由度光学测量系统 |
| CN102176086A (zh) * | 2011-01-19 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 偏振光平面镜参考共光路补偿的二维光电自准直方法与装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵文勇等: "分辨率优于0.1arcsec的二维微小角度传感器的系统设计", 《航空精密制造技术》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277134A (zh) * | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 株式会社三丰 | 球形状测定方法和装置 |
| CN105277134B (zh) * | 2014-07-17 | 2019-05-07 | 株式会社三丰 | 球形状测定方法和装置 |
| US10444008B2 (en) | 2014-07-17 | 2019-10-15 | Mitutoyo Corporation | Spherical shape measurement method and apparatus for rotating a sphere about first rotation axis and rotating a sphere hold mechanism about second rotation axis orthogonal to first rotation axis |
| CN105571524A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-05-11 | 贵州航天计量测试技术研究所 | 一种基于圆光栅的传动轴测角装置 |
| CN105571524B (zh) * | 2015-12-16 | 2018-09-07 | 贵州航天计量测试技术研究所 | 一种基于圆光栅的传动轴测角装置 |
| CN109425310A (zh) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 南京雄豹精密机械有限公司 | 一种直线导轨副精度在线测量方法 |
| CN109870109A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-11 | 长春理工大学 | 一种二维光栅位移传感器测量装置 |
| CN115355835A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 轴承内外径测量装置及其测量方法 |
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