CN104697473A - 六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，尤其是一种机遇数字化视觉读数系统，利用光电自准直仪进行六面折射转鼓角度误差测试的方法。本发明的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该装置包括光学分度头、反射镜、物镜、分光镜、十字分划板、聚光镜、面阵CCD、图样采集装置、计算机和光源，物镜、十字分划板、聚光镜和光源顺序设置；分光镜设置在物镜及十字分划板之间；反射镜设置在物镜与光学分度头上摆放的六面折射转鼓之间；面阵CCD设置在分光镜下方；图像采集装置分别与面阵CCD、计算机连接；计算机与光学分度头的读数控制器连接。本发明的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，为生产、科研部门提供了高精度的形位误差分析数据。
Description
技术领域
本发明涉及角度误差的测试方法，尤其是一种机遇数字化视觉读数系统，利用光电自准直仪进行六面折射转鼓角度误差测试的方法。
背景技术
在红外机扫描系统中，六面折射转鼓的扫描精度是整机系统中的重要指标，因而六面折射转鼓的中心角和倾角的高精度检测技术是扫描器制造过程中的关键技术之一。随着红外技术的不断发展，对六面折射转鼓的角度测试的精度和可靠性提出了更高的要求，研究六面折射转鼓高精度角度误差测试就成为了一种必然的趋势。
传统的转鼓角度误差测量方法是借助光学经纬仪，依靠人眼通过经纬仪目镜进行读数测试，这种方法存在以下三点不足：
1、精度、重复性差：自准直经纬仪的十字分化像的对准，主要依赖于人眼，目测对其读数人为影响因素较大，从而导致测试精度和重复性不高；
2、测试操作复杂，效率低，测量中心角度时，由于折射转鼓带有一定倾角，自准直经纬仪需要上下不断调整仰俯角度才能读数，而且中心角和倾角分两次测试，中间需要更换不同的工装夹具，操作不便，效率低下；
3、测试分析周期长，一只六面折射转鼓共计六个面，六个中心角度，六个倾角，共计十二个需要测试的角度，测试出的角度需要人工进行相邻面和相对面角度误差计算，以及相对面平行度计算，才可分析判别其是否符合使用要求，人工计算量大，出错率高，需反复计算检查，方可出具测试分析报告，造成零件测试周期长，流转速度慢。
发明内容
本发明所要解决的就是现有六面折射转鼓测量方法的不足，提供一种用于实现六面折射转鼓自动测量的方法和装置。
本发明的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，用于测试六面折射转鼓，其特征在于该装置包括光学分度头、反射镜、物镜、分光镜、十字分划板、聚光镜、面阵CCD、图样采集装置、计算机和光源，物镜、十字分划板、聚光镜和光源顺序设置，其水平中心线重合；分光镜设置在物镜及十字分划板之间，且与水平面呈45°角；反射镜设置在物镜与光学分度头上摆放的六面折射转鼓之间；面阵CCD设置在分光镜下方；图像采集装置分别与面阵CCD、计算机连接；计算机与光学分度头的读数控制器连接，用于机械读取光学分度头读数，提高读取精度。
六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法测量原理为：
1）首先，将六面折射转鼓的六个对立面分别标注为三组，分别为2、5面，1、4面和3、6面，然后利用光源发出的光束经聚光镜均匀照射在十字分划板上，十字形的分划线经过分光镜、物镜后照射在六面折射转鼓上，分别经过六面折射转鼓三组对立面反射，光线返回经物镜、分光镜，十字形分划线成像在面阵CCD上，经图像采集装置输入到计算机中，通过计算机分析处理后得到测量结果；
2）六面折射转鼓倾角的测量：分别测量六面折射转鼓的三个对立面，首先当2、5面在垂直向有微小角度θ的偏离时，六面折射转鼓2、5面反射回来的光线将经过2θ的角度，得到y=ftg（2θ），通过对面阵CCD信号进行处理，得到六面折射转鼓2、5面在垂直向的相对垂直角度的偏移量：θ=1/2tg-1（y/f），其中y为十字形分划线在y轴相对标准角度的偏移量，f为物镜的焦距；再分别测量1、4面和3、6面的偏移量，分别得到1、4面和3、6面的偏移量θ；
3）六面折射转鼓中心角的测量：
在测量六面折射转鼓三个对立面偏移量的同时测量六面折射转鼓的中心角，在六面折射转鼓在水平方向转动时，通过对面阵CCD信号的处理，得到六面折射转鼓在水平向的读数，当x=0时，通过对光学分度头读数采集，通过计算机直接得到六面折射转鼓的中心角度，其中x为十字形分划线在x轴的偏移量。
六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法的测量步骤如下：
1）在光学分度头上放置平晶，调整测量装置基准，旋转光学分度头，使测量得到的平晶反射像不动；
2）在平晶上放置标准角度块，测量标准角度块的角度，调整测量装置，得到正确的测量值；
3）将标准角度块替换成待测的六面折射转鼓，依次测量六面折射转鼓三个对立面的偏移量以及中心角，通过计算机分析计算，得到六面折射转鼓六个面的角度误差偏移量，以及六面折射转鼓的中心角度。
本发明的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，为生产、科研部门提供了高精度的形位误差分析数据，为六面折射转鼓加工工艺的改进提供了有效可靠的依据，测量过程中还具有以下有益效果：
1）采用基于折射转鼓自动化测试技术，实现六面折射转鼓倾角、中心角的自动测试，数据自动采集、分析、计算、存储和打印，系统运行稳定，操作使用方便；
2）数据采集的自动化，不但节省了人工采集数据及制作报表的劳动量，而且消除了认为干扰和误差，以前复杂繁琐的计算工作需要几小时才能完成，现在仅需几分钟就可完成，提高了测量的准确度，也大大提高了测量效率；
3）测试系统不但可以实现六面折射转鼓测量的自动测量，而且降低了劳动强度，提高了测量效率和测量精度，从根本上克服了使用传统经纬仪进行测量的缺陷，实现了六面折射转鼓的中心角和倾角的测量一次完成，不仅测量速度快、测量精度高，而且零件损耗率大大降低。
附图说明
图1为本发明测量装置结构示意图。
其中，光学分度头1，反射镜2，物镜3，分光镜4，十字分划板5，聚光镜6，面阵CCD7，图样采集装置8，计算机9，光源10。
具体实施方式
实施例1：一种六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，用于测试六面折射转鼓，该装置包括光学分度头1、反射镜2、物镜3、反光镜4、十字分划板5、聚光镜6、面阵CCD7、图样采集装置8、计算机9和光源10，物镜3、十字分划板5、聚光镜6和光源10顺序设置，其水平中心线重合；反光镜4设置在物镜3及十字分划板5之间，且与水平面呈45°角；反射镜2设置在物镜3与光学分度头1上摆放的六面折射转鼓之间；面阵CCD7设置在反光镜4下方；图像采集装置分别与面阵CCD7、计算机9连接；计算机9与光学分度头1的读数控制器连接，用于机械读取光学分度头1读数，提高读取精度。
六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法测量原理为：
1）首先，将六面折射转鼓的六个对立面分别标注为三组，分别为2、5面，1、4面和3、6面，然后利用光源10发出的光束经聚光镜6均匀照射在十字分划板5上，十字形的分划线经过反光镜4、物镜3后照射在六面折射转鼓上，分别经过六面折射转鼓三组对立面反射，光线返回经物镜3、反光镜4，十字形分划线成像在面阵CCD7上，经图像采集装置输入到计算机9中，通过计算机9分析处理后得到测量结果；
2）六面折射转鼓倾角的测量：分别测量六面折射转鼓的三个对立面，首先当2、5面在垂直向有微小角度θ的偏离时，六面折射转鼓2、5面反射回来的光线将经过2θ的角度，得到y=ftg（2θ），通过对面阵CCD7信号进行处理，得到六面折射转鼓2、5面在垂直向的相对垂直角度的偏移量：θ=1/2tg-1（y/f），其中y为十字形分划线在y轴相对标准角度的偏移量，f为物镜3的焦距；再分别测量1、4面和3、6面的偏移量，分别得到1、4面和3、6面的偏移量θ；
3）六面折射转鼓中心角的测量：
在测量六面折射转鼓三个对立面偏移量的同时测量六面折射转鼓的中心角，在六面折射转鼓在水平方向转动时，通过对面阵CCD7信号的处理，得到六面折射转鼓在水平向的读数，当x=0时，通过对光学分度头1读数采集，通过计算机9直接得到六面折射转鼓的中心角度，其中x为十字形分划线在x轴的偏移量。
六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法的测量步骤如下：
1）在光学分度头1上放置平晶，调整测量装置基准，旋转光学分度头1，使测量得到的平晶反射像不动；
2）在平晶上放置标准角度块，测量标准角度块的角度，调整测量装置，得到正确的测量值；
3）将标准角度块替换成待测的六面折射转鼓，依次测量六面折射转鼓三个对立面的偏移量以及中心角，通过计算机9分析计算，得到六面折射转鼓六个面的角度误差偏移量，以及六面折射转鼓的中心角度。
Claims (3)
1.一种六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，用于测试六面折射转鼓，其特征在于该装置包括光学分度头（1）、反射镜（2）、物镜（3）、分光镜（4）、十字分划板（5）、聚光镜（6）、面阵CCD（7）、图样采集装置（8）、计算机（9）和光源（10），物镜（3）、十字分划板（5）、聚光镜（6）和光源（10）顺序设置，其水平中心线重合；分光镜（4）设置在物镜（3）及十字分划板（5）之间，且与水平面呈45°角；反射镜（2）设置在物镜（3）与光学分度头（1）上摆放的六面折射转鼓之间；面阵CCD（7）设置在分光镜（4）下方；图像采集装置分别与面阵CCD（7）、计算机（9）连接；计算机（9）与光学分度头（1）的读数控制器连接，用于机械读取光学分度头（1）读数，提高读取精度。
2.如权利要求1所述的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法测量原理为：
1）首先，将六面折射转鼓的六个对立面分别标注为三组，分别为2、5面，1、4面和3、6面，然后利用光源（10）发出的光束经聚光镜（6）均匀照射在十字分划板（5）上，十字形的分划线经过分光镜（4）、物镜（3）后照射在六面折射转鼓上，分别经过六面折射转鼓三组对立面反射，光线返回经物镜（3）、分光镜（4），十字形分划线成像在面阵CCD（7）上，经图像采集装置输入到计算机（9）中，通过计算机（9）分析处理后得到测量结果；
2）六面折射转鼓倾角的测量：分别测量六面折射转鼓的三个对立面，首先当2、5面在垂直向有微小角度θ的偏离时，六面折射转鼓2、5面反射回来的光线将经过2θ的角度，得到y=ftg（2θ），通过对面阵CCD（7）信号进行处理，得到六面折射转鼓2、5面在垂直向的相对垂直角度的偏移量：θ=1/2tg-1（y/f），其中y为十字形分划线在y轴相对标准角度的偏移量，f为物镜（3）的焦距；再分别测量1、4面和3、6面的偏移量，分别得到1、4面和3、6面的偏移量θ；
3）六面折射转鼓中心角的测量：
在测量六面折射转鼓三个对立面偏移量的同时测量六面折射转鼓的中心角，在六面折射转鼓在水平方向转动时，通过对面阵CCD（7）信号的处理，得到六面折射转鼓在水平向的读数，当x=0时，通过对光学分度头（1）读数采集，通过计算机（9）直接得到六面折射转鼓的中心角度，其中x为十字形分划线在x轴的偏移量。
3.如权利要求1所述的六面折射转鼓角度误差测试的装置和方法，其特征在于该方法的测量步骤如下：
1）在光学分度头（1）上放置平晶，调整测量装置基准，旋转光学分度头（1），使测量得到的平晶反射像不动；
2）在平晶上放置标准角度块，测量标准角度块的角度，调整测量装置，得到正确的测量值；
3）将标准角度块替换成待测的六面折射转鼓，依次测量六面折射转鼓三个对立面的偏移量以及中心角，通过计算机（9）分析计算，得到六面折射转鼓六个面的角度误差偏移量，以及六面折射转鼓的中心角度。
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