CN106556377A - 水平度测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平度测试装置和方法。该水平度测试装置包括：样品台面，所述样品台面用于盛放待测部件，所述待测部件包括第一部件和第二部件；反射镜，所述反射镜贴附在所述待测部件的表面；发光组件，所述发光组件包括发光器，所述发光器向所述反射镜照射检测光束，所述检测光束经过所述反射镜后反射，所述检测光束与所述反射镜呈预定角度。检测组件，所述检测组件包括靶面，所述靶面与贴附在所述第一部件上的反射镜的表面平行，所述靶面接收经过所述反射镜发射的检测光束，所述检测光束照射在所述靶面上形成光斑。

Description

水平度测试装置和方法

技术领域

本发明涉及产品加工领域，具体地，涉及一种水平度测试装置和方法。

背景技术

在高精度产品组装行业中，对组装在一起的零部件之间要求具有良好的配合度，以保证组装后的样品具有稳定的功能。在各部件需要水平组合、装配的情况下，对各部件之间的相对水平度要求较高，所以需要对样品不同部件之间的水平度进行测试。

目前对样品(尤其是小型产品)的水平测试通常是在其完成组装后利用紧密仪器进行测试，例如，可以对产品表面各个位置的高度进行测量，之后整合数据计算样品表面的倾斜程度。这种测试方式虽然准确，但是耗时长，测试方式复杂，严重影响了工作效率。而且，有的样品一旦组装便不可分离，这种情况下组装后的样品难以修复水平度缺陷。

因此，有必要对产品或者零部件的水平测试方式进行改进，使样品在组装过程中能够保证部件之间的水平度符合要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种水平度测试装置的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种水平度测试装置。该水平度测试装置包括：

样品台面，所述样品台面用于盛放待测部件，所述待测部件包括第一部件和第二部件；

反射镜，所述反射镜贴附在所述待测部件的表面上；

发光组件，所述发光组件包括发光器，所述发光器向所述反射镜照射检测光束，所述检测光束经过所述反射镜后反射，所述检测光束与所述反射镜呈预定角度。

检测组件，所述检测组件包括靶面，所述靶面与贴附在所述第一部件上的反射镜的表面平行，所述靶面接收经过所述反射镜发射的检测光束，所述检测光束照射在所述靶面上形成光斑。

可选的，所述检测光束与贴附在所述第一部件的反射镜表面呈45°。

可选的，所述发光组件包括扩束准直镜，所述扩束准直镜设置在所述发光器与所述反射镜之间。

可选的，所述发光组件包括光阑，所述光阑设置在所述扩束准直镜和所述反射镜之间。

可选的，所述检测组件包括设在靶面上的光学传感器，所述光学传感器配置为感应所述检测光束照射在所述检测组件上的光斑位置。

可选的，所述靶面上设置有靶环，所述靶环配置为若经过所述第二部件上反射镜反射的检测光束在所述靶面上形成的光斑落在所述靶环内，待测部件之间的水平度符合要求。

可选的，所述靶面上设置有校准基点，所述校准基点位于所述靶环的中心。

根据本发明的第二方面，提供了一种水平度测试方法。该水平度测试方法包括：

提供平整的样品台面，将第一部件放置在样品台面上，在所述第一部件表面贴附反射镜；

向第一部件上的反射镜照射检测光束，所述检测光束与第一部件表面上的反射镜呈45°，所述检测光束经过反射镜反射；

提供与第一部件表面上的反射镜平行的靶面，所述靶面接收经过反射镜反射的检测光束，在所述靶面上形成有第一光斑，记录第一光斑在所述靶面上的位置；

取下样品台面上的第一部件和反射镜，将第二部件放置在样品台面上，在第二部件的表面贴附反射镜；

向第二部件表面上的反射镜照射检测光束，检测光束经过反射镜反射，在所述靶面上形成第二光斑，根据第二光斑与第一光斑的位置判断第二部件相对第一部件的水平度是否符合水平要求。

可选的，预先设定第二部件相对第一部件倾斜的角度范围，计算第二光斑相对第一光斑的最大偏移距离，根据所述最大偏移距离在所述靶面上设定靶环，在所述靶面上形成所述第一光斑之后，将所述第一光斑的位置校准到靶环的中心，若第二光斑的位置落在所述靶环之外，则第二部件相对第一部件的水平度不符合水平要求。

可选的，在所述靶环的中心设定校准基点，在所述靶面上形成第一光斑之后，平面移动所述靶面以使所述第一光斑与所述校准基点重合，之后固定所述靶面。

本发明的发明人发现，在现有技术中，本领域技术人员通常采用精密仪器对完成组装的产品进行检测，虽然这种检测结果的准确度较高，但是并不能在组装过程中进行实时检测并校正，降低了组装效率。而本发明的发明人提供了一种新的技术方案，该方案能够在样品组装过程中便捷地测试不同部件之间的水平度，实时检测并方便校正。且通过水平度测试装置的结构设计方便计算样品的水平度，能够保证水平度检测的精确度。

因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明具体实施方式提供的水平度测试装置的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式提供的一种检测光束的反射示意图。

图3是本发明具体实施方式提供的一种检测光束的反射示意图。

图4是本发明具体实施方式提供的一种水平度测试方法。

其中，1：样品台面；2：反射镜；21：第一部件表面贴附的反射镜；22：第二部件表面贴附的反射镜；31：发光器；32：扩束准直镜；33：光阑；41：靶面；42：靶环；51：入射光束；52：反射光束；53：反射光束；54：第一法线；55：第二法线。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种用于测试部件水平度的装置，该装置能够在产品组装过程中便捷地测试样品不同部件之间的水平度，检测出其是否符合水平要求，方便及时校正。而且通过水平度测试装置的结构设计能够方便计算部件之间的水平度，同时能够保证水平度检测的精确度。所述水平度测试装置包括样品台面1、反射镜2、发光组件和检测组件。

其中，如图1所示，所述样品台面1用于盛放待测部件，工作人员可以将待测部件放置在所述样品台面1上。之后将所述反射镜2贴附在所述待测部件上远离所述样品台面1的表面。所述反射镜2能够接收光束并根据光的反射定律反射光束。所述待测部件包括第一部件和第二部件，所述水平度测试装置能够测试所述第二部件相对所述第一部件之间的水平度。优选地，所述反射镜2应具有均匀的厚度，避免自身存在倾斜、不平整的情况影响检测的精确度。所述反射镜2应具有一定的柔韧性，当其贴附在待测部件上时，能够准确地反映待测部件的表面特征，避免检测结果与实际情况不符。本领域的技术人员应该理解的是，当放置在样品台面1上的待测部件平整且具有一定的反光效果时，可以不设置反射镜2，而是直接利用放置在样品台面1上的待测部件本身的反光效果代替反射镜2发挥的效果。

如图1所示，所述发光组件包括能够照射出光束的发光器31。所述发光器31配置为能够向所述反射镜2照射检测光束。照射在反射镜2上的检测光束根据光的反射定律被反射镜2反射出去形成反射光束。所述检测光束总是与所述反射镜2呈预定角度，被所述反射镜2反射回的检测光束被反射到其他方向，不会朝向发光器31沿着入射光束的路径原路返回。具体的，所述第一部件与所述第二部件先后放置于样品台面1上并贴附上反射镜2，发光器31分别先后向所述第一部件和所述第二部件表面上贴附的反射镜2照射检测光束。如图2和图3所示，发光器31的位置固定，因此分别向所述第一部件与所述第二部件发射检测光束从而形成的入射光束的路径总是相同。发光器31向第一部件表面上的反射镜21照射形成入射光束51和反射光束52，具有第一法线54。发光器31向第二部件表面上的反射镜22照射形成入射光束51和反射光束53，具有第二法线55。由于所述第二部件相对所述第一部件存在倾斜角，因此形成的反射光束52和反射光束53路径不同，反射光束52和反射光束53之间的角度为所述第二部件相对所述第一部件的倾斜角度的2倍。因此可以根据反射光束52和反射光束53之间的角度计算所述第二部件相对所述第一部件倾斜的角度。

如图1所示，所述检测组件与所述发光器31处在所述样品台面1的同一侧，所述检测组件包括靶面41，所述靶面41能够接收经过所述反射镜2反射的检测光束，所述检测光束在所述靶面41上形成有光斑。经过所述第一部件上反射镜21反射的检测光束在所述靶面41上形成的光斑为第一光斑。经过所述第二部件上反射镜22反射的检测光束在所述靶面22上形成的光斑为第二光斑。所述第一部件、所述第一光斑以及所述第一法线是水平度测试的基准，用以与所述第二部件、所述第二光斑以及所述第二法线进行比较。为计算和检测所述第二样品相对所述第一样品的倾斜度，所述靶面41与贴附在所述第一部件上的反射镜22平行设置，如此，射向所述第一部件上反射镜2的检测光束的法线54与所述检测组件呈90°，通过测量不同光斑之间的距离、不同光斑与所述第一法线54的垂直距离以及所述检测组件与贴附在所述第一部件上的反射镜2之间的垂直距离，再利用三角函数可以计算并检测出来反射光束52和反射光束53之间的角度。

本发明提供的水平度测试装置通过发光器31向反射镜2照射检测光束，之后通过设置检测装置接收反射镜2反射出来的反射光束并形成光斑。所述水平度测试装置未设置半透半反镜，所述检测光束只经过一次反射就能到到达靶面41形成光斑，所述检测光束经过较少次数的反射且未经过透射，能够保证水平度测试装置检测结果的精确度。而且所述靶面41与贴附在所述第一部件上的反射镜2平行设置，便于工作人员利用三角函数计算反射光束52和反射光束53之间的角度。当所述第二光斑与所述第一光斑的位置重合时，说明所述第一部件和所述第二部件是水平的。当所述第二光斑与所述第一光斑的位置不重合时说明所述第二部件相对所述第一部件具有水平度。由于所述第一部件和所述第二部件很难达到绝对平行，因此工作人员设定一个可接受的倾斜角度范围，若所述第二部件与所述第一部件之间的水平度落在所述倾斜角度范围之内，则符合预先设定的水平度要求；反之，则不符合预先设定的水平度要求，需要及时校正。

在所述水平度测试装置的一种使用方式中，工作人员可以根据光的反射定律和三角函数公式，实际计算出来所述第二部件相对所述第一部件的倾斜角度，再判断所述第二部件相对所述第一部件的倾斜角度是否符合水平要求。此种测试方式精确但相对繁琐。

在所述水平度测试装置的一种优选的使用方式中，工作人员可以根据测得的第一光斑的位置，在靶面41上预先设置符合预先设定水平度要求的第二光斑的标准位置，并在靶面41上表示出来。根据所述第二光斑是否落在所述标准位置范围来判断是否符合设定的水平度要求。该种方法提前计算好尺寸和角度范围，在测试水平度过程中不用再测算和计算具体的尺寸和角度参数，更为直观的判断被测的部件之间的水平度是否符合要求。更优选地，如图1所示，在所述靶面41上设置靶环42。在检测过程中，先将所述第一光斑与所述靶环42的中心校准重合，之后固定所述靶环。如此，靶环42的中心就可替代第一光斑作为水平标准位置，省去了工作人员手动记录。若第二部件上反射镜反射出来的检测光束在所述靶面41上形成的光斑落在所述靶环42内，工作人员就能够判断待测部件之间的水平度符合要求。此种测试方式更为直观且易操作。

进一步地，如图1所示，所述靶面41上设置有校准基点，所述校准基点位于所述靶环42的中心。由于所述靶环42的中心与所述第一光斑重合，因此校准基点与所述第一光斑能够重合。所述校准基点的设置能够快速、精准地将所述第一光斑与所述靶环42的中心校准重合。

在本发明的一种实施方式中，所述第一部件、所述第一光斑以及所述第一法线54可以在制作所述水平度测试装置过程中就已经预先设定。第二部件总是与制作时就已经确定的第一样品之间进行水平度比较。此种实施方式中，所述第一样品始终不变，制作装置过程中将所述第一部件上的反射镜与所述靶面41平行设置之后，固定所述样品台面1即可。所述水平度测试装置制作完成后，实际放在所述样品台面1上的部件仅为所述第二部件，但实际上仍然是检测所述第二部件与所述制作时就已预先设定的第一样品之间的水平度。本领域的技术人员应该理解的是，为保证测量的方便以及所述检测光束与所述第一部件上的反射镜2表面呈预定角度，所述第一部件上的反射镜可水平设置，所述靶面41也保持水平，如此，所述发光器31可固定设置，保证了所述发光器31向反射镜2照射的检测光束与所述第一部件上的反射镜2表面始终呈预定角度。

在本发明的另一种实施方式中，所述第一部件、所述第一光斑以及所述第一法线可以不在制作所述水平度测试装置时预先设定。制作完成后，在使用所述水平度测试装置时，所述第一部件和所述第二部件为先后实际放在所述样品台面1上的部件。先放在所述样品台面1上的所述第一部件为基准部件。此时，所述第一部件为可变部件。为便于将所述靶面41与贴附在所述第一部件上的反射镜2平行设置，所述样品台面1可设置成可转动的台面，当所述第一样品表面贴附上反射镜22后，转动样品台面1以使反光镜22与所述靶面41平行。例如，所述样品台面1可水平设置，转动样品台面1，当贴附在所述第一样品表面上的反射镜22水平时，停止转动。如此，保证了所述靶面41与贴附在所述第一部件上的反射镜2平行。之后，固定所述样品台面1，以保证所述第二部件放上所述样品台面1的过程中，所述样品台面1固定，保证测试的精确度。

优选地，所述检测光束与贴附在所述第一部件上的反射镜2表面呈45°。如此设置，不同部件之间的水平度算法更为简单。所述第一光斑至所述第一法线54之间的垂直距离与所述检测组件至贴附在所述第一部件上的反射镜2之间的垂直距离相等。实际操作过程中，直接测得所述靶面与贴附在所述第一部件上反射镜2的表面之间的垂直距离即可，而不用再测量虚拟的第一法线54与所述第一光斑的垂直距离。例如，当反射光束52相对于反射光束53更靠近所述第一法线54时，如图2所示，反射光束52和反射光束53之间的角度2θ＝arctan(1+a/b)-45°，所述第二部件相对第一部件的倾斜角度θ＝[arctan(1+a/b)-45°]/2，其中，a为所述第二光斑到所述第二光斑的距离，b为所述检测组件与贴附在所述第一部件上反射镜2的表面之间的垂直距离。例如，当反射光束53相对于反射光束52更靠近所述第一法线54时，如图3所示，反射光束52和反射光束53之间的角度2θ＝45°-arctan(1-a/b)，所述第二部件相对第一部件的倾斜角度θ＝[45°-arctan(1-a/b)]/2，其中，a为所述第二光斑到所述第二光斑的距离，b为所述检测组件与贴附在所述第一部件上反射镜2的表面之间的垂直距离。根据该种算法，工作人员可以预先设置符合水平度要求的第二光斑相对第一光斑的标准位置，判断第二部件是否符合水平要求；也可以在测试的具体过程中实际计算所述第二部件相对所述第一部件的倾斜角度，判断所述第二部件与所述第一部件之间的水平度是否符合要求。

可选的，如图1所示，为了得到平行度更好的检测光束，所述发光组件还包括扩束准直镜32，所述扩束准直镜32设置在发光器31与所述反射镜2之间。所述发光器31发射的检测光束先经过所述扩束准直镜32，再经过所述反射镜2反射。所述扩束准直镜32能够提高检测光束的平行度，以避免靶面41上形成的光斑过于分散而导致难以测量光斑之间以及光斑与其他物件的距离

进一步地，若检测光束的直径过大也会难以测量光斑之间以及光斑与其他物件的距离。因此，为了提高检测的准确度，所述发光组件还可以包括光阑33，所述光阑33设置在所述扩束准直镜32和所述反射镜2之间。例如，如图1所示，所述光阑33能够遮挡一部分光线，以减小检测光束的直径大小，从而减小靶面41上形成的光斑的直径大小，从而易于测量光斑之间以及光斑与其他物件的距离，提高检测的准确度。

优选地，为能够更加直观的判断待测各部件之间的水平度是否符合预先设定的可接受的倾斜角度，如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，所述检测组件还包括光学传感器。所述光学传感器能够检测所述检测光束落在所述靶面41上的光斑位置，省去了工作人员手动记录光斑位置，且更加精确。

基于本发明提供的水平度测试装置，本发明还提供了一种水平度测试方法。该方法能够便捷地测试样品不同部件之间的水平度，检测出其是否符合预先设定的水平要求，方便及时校正。而且能够保样品水平度检测的精确度。

如图4所示，所述水平度测试方法包括如下步骤：

步骤S401，提供平整的样品台面1，将一个待测部件放置在样品台面1上,在本发明中其作为第一部件，在第一部件表面贴附反射镜2。

步骤S402，向所述第一部件上的反射镜2照射检测光束，检测光束经过反射镜2反射。为了便于相对平行度的计算，检测光束与反射镜2可以呈45°。

步骤S403，提供与第一部件上的反射镜2平行的靶面41，所述靶面41接收经过所述反射镜2反射的检测光束，在所述靶面41上形成有第一光斑，记录所述第一光斑在所述靶面41上的位置。为了记录的准确，可以通过光学传感器等器件记录所述第一光斑在所述靶面41上的位置。

步骤S404，取下样品台面1上的第一部件和反射镜2，将另一个待测部件放置在样品台面1上，其在本发明中作为第二部件，在所述第二部件的表面贴附反射镜2。

步骤S405，向所述第二部件上的反射镜2照射检测光束，检测光束经过反射镜2反射，在所述靶面41上形成第二光斑。根据所述第二光斑与所述第一光斑的位置判断所述第二部件相对所述第一部件的水平度是否符合水平要求。为了记录的准确，可以通过光学传感器等器件记录所述第一光斑在所述靶面41上的位置。

优选地，预先设定第二部件相对第一部件倾斜的角度范围，计算第二光斑相对第一光斑能够符合要求的最大偏移距离。根据所述最大偏移距离在所述靶面41上设定靶环42，步骤S403中在所述靶面41上形成所述第一光斑后，将所述第一光斑的位置校准到靶环42的中心。若第二光斑的位置落在所述靶环42之外，则第二部件相对第一部件的水平度不符合水平要求。若第二光斑的位置落在所述靶环42之内，则符合水平要求。

进一步地，为了检测的便捷和准确，在所述靶环41的中心设定校准基点，在实施步骤S403的过程中，在所述靶面41上形成第一光斑后，平面移动所述靶面41以使所述第一光斑与所述校准基点重合，之后固定所述靶面41。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种水平度测试装置,其特征在于，包括：

样品台面(1)，所述样品台面(1)用于盛放待测部件，所述待测部件包括第一部件和第二部件；

反射镜(2)，所述反射镜(2)贴附在所述待测部件的表面；

发光组件，所述发光组件包括发光器(31)，所述发光器(31)向所述反射镜(2)照射检测光束，所述检测光束经过所述反射镜(2)后反射，所述检测光束与所述反射镜(2)呈预定角度。

检测组件，所述检测组件包括靶面(41)，所述靶面(41)与贴附在所述第一部件上的反射镜(2)的表面平行，所述靶面(41)接收经过所述反射镜(2)发射的检测光束，所述检测光束照射在所述靶面(41)上形成光斑。

2.根据权利要求1所述的水平度测试装置，其特征在于，所述检测光束与贴附在所述第一部件表面的反射镜(2)表面呈45°。

3.根据权利要求1所述的水平度测试装置，其特征在于，所述发光组件包括扩束准直镜(32)，所述扩束准直镜(32)设置在所述发光器(31)与所述反射镜(2)之间。

4.根据权利要求3所述的水平度测试装置，其特征在于，所述发光组件包括光阑(33)，所述光阑(33)设置在所述扩束准直镜(32)和所述反射镜(2)之间。

5.根据权利要求1所述的水平度测试装置，其特征在于，所述检测组件包括设在靶面(41)上的光学传感器，所述光学传感器配置为感应所述检测光束照射在所述检测组件上的光斑位置。

6.根据权利要求1所述的水平度测试装置，其特征在于，所述靶面(41)上设置有靶环(42)，所述靶环(42)配置为若经过所述第二部件上反射镜(2)反射的检测光束在所述靶面(41)上形成的光斑落在所述靶环(42)内，待测部件之间的水平度符合要求。

7.根据权利要求6所述的水平度测试装置，其特征在于，所述靶面(41)上设置有校准基点，所述校准基点位于所述靶环(42)的中心。

8.一种水平度测试方法，其特征在于，包括：

提供平整的样品台面(1)，将第一部件放置在样品台面(1)上，在第一部件表面贴附反射镜(2)；

向第一部件上的反射镜(2)照射检测光束，所述检测光束与第一部件表面上的反射镜(2)呈45°，所述检测光束经过反射镜(2)反射；

提供与第一部件表面上的反射镜(2)平行的靶面(41)，所述靶面(41)接收经过反射镜(2)反射的检测光束，在所述靶面(41)上形成有第一光斑，记录第一光斑在所述靶面(41)上的位置；

取下样品台面上的第一部件和反射镜(2)，将第二部件放置在样品台面(1)上，在第二部件的表面贴附反射镜(2)；

向第二部件表面上的反射镜(2)照射检测光束，检测光束经过反射镜(2)反射，在所述靶面(41)上形成第二光斑，根据第二光斑与第一光斑的位置判断第二部件相对第一部件的水平度是否符合水平要求。

9.根据权利要求8所述的水平度测试方法，其特征在于，预先设定第二部件相对第一部件倾斜的角度范围，计算第二光斑相对第一光斑的最大偏移距离，根据所述最大偏移距离在所述靶面(41)上设定靶环(42)，在所述靶面(41)上形成第一光斑之后，将第一光斑的位置校准到靶环(42)的中心，若第二光斑的位置落在所述靶环(42)之外，则第二部件相对第一部件的水平度不符合水平要求。

10.根据权利要求9所述的水平度测试方法，其特征在于，在所述靶环(42)的中心设定校准基点，在所述靶面(41)上形成第一光斑之后，平面移动所述靶面(41)以使第一光斑与所述校准基点重合，之后固定所述靶面(41)。