CN104776807A - 一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法 - Google Patents

Abstract

一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法：采用两个激光三角法位移传感器平行错位组装成测量系统；在测量系统的测量量程内，把测量系统置于被测孔径内的一侧，即处于被测孔的一个半圆内；开始测量：沿与激光三角法位移传感器的出射线相垂直的方向移动测量系统至被测孔径的另一个半圆内，在移动的过程中连续采样并记录；在连续采样中取两个激光三角法位移传感器在同一时刻的测量值之和的最大值，并带入被测孔径公式得到被测孔直径。本发明克服了现有技术所存在的问题，利用双激光三角法位移传感器错位摆放的方式，大大增加整个测量系统的测量范围，使得较小的孔径也可以用此种方法进行测量。

Description

一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法

技术领域

本发明涉及一种孔径测量方法。特别是涉及一种用于非接触距离测量的基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法。

背景技术

在公开号103278100.A发明专利申请中，公告了一种基于非接触距离测量传感器组合的孔径测量方法。该发明专利申请提出了一种可直接利用加工机床主轴实时操作的孔径测量方法。由于该方法基于非接触测量传感器，在机使用时可获得很好的安全性。该方法一个重要实施条件是，在发明所给案例中，两个传感器两条测量线必须严格共线。见公告摘要中原文“测量时，要求双传感器测头上的两个传感器的测量光轴在一条直线上；……”。又，其在权利要求1中特别强调了该条件为必要条件。具有光轴共线约束条件的该方法除前述的高精度、适宜内尺寸测量、可在机应用等特点外，还具有数学模型简单的益处。但是，当我们把两个激光位移传感器对接摆放测量孔径时，所测孔径的大小受到传感器自身体积以及最小工作距参数的限定。这个“光轴共线”的必要条件严重制约了该方法的测量范围，特别是在中小孔径测量应用时。而中小孔径在机械加工中的占比远高于大尺寸孔的测量需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种提高基于激光位移传感器的射线簇法可以测量的孔径尺寸范围的基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，包括如下步骤：

1)采用两个激光三角法位移传感器平行错位组装成测量系统；

2)在测量系统的测量量程内，把测量系统置于被测孔径内的一侧，即处于被测孔的一个半圆内；

3)开始测量：沿与激光三角法位移传感器的出射线相垂直的方向移动测量系统至被测孔径的另一个半圆内，在移动的过程中连续采样并记录；

4)在连续采样中取两个激光三角法位移传感器在同一时刻的测量值之和的最大值(α₁+α₂)_max，并带入下述公式得到被测孔直径：

其中，d是两个激光三角法位移传感器出射线的垂直距离，α₁和α₂分别是两个激光三角法位移传感器测得值，h是两个激光三角法位移传感器激光出射面之间的最短距离。

步骤1)所述的组装测量系统是将两个激光三角法位移传感器平行放置，使两个激光三角法位移传感器的出射线处在同一个平面内，使两个激光三角法位移传感器之间设定一定的距离且出射线发射端相背。

步骤4)的公式中：

当两个激光三角法位移传感器的激光线同时出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取负值；

当两个激光三角法位移传感器的激光线没有出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取正值。

本发明的一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，克服了现有技术所存在的问题，利用双激光三角法位移传感器错位摆放的方式，大大增加整个测量系统的测量范围，使得较小的孔径也可以用此种方法进行测量。

附图说明

图1是激光三角法位移传感器的工作范围示意图；

图2是本发明测量方法第一实施例示意图；

图3是本发明测量方法第二实施例示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法做出详细说明。

如图1所示，我们所看到的是激光三角法位移传感器的工作范围示意图，每个激光三角法位移传感器都有其自身的工作距，即工作中心距l_mid和工作范围。这两个参数是激光三角法位移传感器的重要参数，制约着整个激光位移传感器测孔系统的测孔能力。其中，所述的工作范围是工作最远距l_max与工作最近距l_min之间的距离。

本发明的一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，包括如下步骤：

1)采用两个激光三角法位移传感器平行错位组装成测量系统：

如图2、图3所示，将两个激光三角法位移传感器平行放置，使两个激光三角法位移传感器的出射线处在同一个平面内，使两个激光三角法位移传感器之间设定一定的距离且出射线发射端相背。

2)在测量系统的测量量程内，把测量系统置于被测孔径内的一侧，即处于被测孔的一个半圆内，并且在测量系统的测量范围内，尽可能的离被测孔边缘处近，为保证测量系统一定能测到直径，整个测量系统要处于一个半圆内；

如图2所示，其中大圆为待测圆孔，两个矩形代表着2个激光三角法位移传感器，处于被测孔的上半圆，且两个激光三角法位移传感器所处的平面与被测圆心轴垂直，。

3)开始测量：沿与激光三角法位移传感器的出射线相垂直的方向移动测量系统至被测孔径的另一个半圆内，如图2所示沿箭头所指方向向被测孔的下半圆移动，在移动的过程中连续采样并记录；

4)在连续采样中取两个激光三角法位移传感器在同一时刻的测量值之和的最大值(α₁+α₂)_max，并带入下述公式得到被测孔直径：

其中，d是两个激光三角法位移传感器出射线的垂直距离，α₁和α₂分别是两个激光三角法位移传感器测得值，h是两个激光三角法位移传感器激光出射面之间的最短距离，当整个系统安装完毕时，h和d均为确定值，α₁和α₂通过传感器测得。

在上述公式中：

如图2所示，当两个激光三角法位移传感器的激光线同时出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取负值；

如图3所示，当两个激光三角法位移传感器的激光线没有出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取正值。

由于h和d在系统结构确定后为常量。当该测量系统沿着一条直线平移(如图2所示方向或垂直于两传感器平行方向)连续测量时，可以发现，总会得到(α₁+α₂)_max，而从公式可以看出，计算所得的弦长就是被测孔的直径。

可以看出，如此结构大大缩小的整个系统所占的空间，提高了其测量中小孔的能力。

并且，当h＜0，且当一个激光三角法位移传感器物理尺寸边界与另一个激光三角法位移传感器的工作最近距l_min重合时，达到极限情况，可以使测量系统能够测量更小的孔径，如图3所示。

在图2、图3中，我们用虚线圆来表示测量系统能够测量的最小孔，最小孔的大小由两个激光三角法位移传感器摆放所成的工作最近距的位置和平推时需要给测量系统能够测量到被测孔直径预留出来的距离，这两者共同决定。

Claims (3)

1.一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用两个激光三角法位移传感器平行错位组装成测量系统；

2)在测量系统的测量量程内，把测量系统置于被测孔径内的一侧，即处于被测孔的一个半圆内；

3)开始测量：沿与激光三角法位移传感器的出射线相垂直的方向移动测量系统至被测孔径的另一个半圆内，在移动的过程中连续采样并记录；

4)在连续采样中取两个激光三角法位移传感器在同一时刻的测量值之和的最大值(α₁+α₂)_max，并带入下述公式得到被测孔直径：

其中，d是两个激光三角法位移传感器出射线的垂直距离，α₁和α₂分别是两个激光三角法位移传感器测得值，h是两个激光三角法位移传感器激光出射面之间的最短距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，其特征在于，步骤1)所述的组装测量系统是将两个激光三角法位移传感器平行放置，使两个激光三角法位移传感器的出射线处在同一个平面内，使两个激光三角法位移传感器之间设定一定的距离且出射线发射端相背。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光三角法位移传感器错位组合的孔径测量方法，其特征在于，步骤4)的公式中：

当两个激光三角法位移传感器的激光线同时出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取负值；

当两个激光三角法位移传感器的激光线没有出现在两个激光三角法位移传感器激光出射面之间时h取正值。