CN110332892A - 一种精密检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种精密检测方法，包括检测工具，有导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、读数装置等。检测方法的步骤为：第一步，安装检测工具与被测物体，探测装置可绕一端的支点转动，另一端与被测部位接触；光学装置有光发射器、光线、光接收器；第二步，使被测物体或探测装置相对于导向基准运动；光学装置的光线及光斑随探测装置的转动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的数据；第三步，需要时拟合被测要素。本发明借助光学原理，可检测产品尺寸、多种形状位置误差、变化和粗糙度，能监测生产过程、科研中物体的变形、磨损等。测量中光斑稳定；参数适当时，能显示微小的变化，可获得较高精度的检测结果。

Description

一种精密检测方法
技术领域
本发明属于机械制造孔加工与检测领域，具体涉及一种精密检测方法。
背景技术
按被测表面与量具量仪的测量头是否接触，分为接触测量和非接触测量。接触测量中，测量头与被接触表面接触，并有机械作用的测量力存在，如用千分尺测量零件。在非接触测量中，测量头不与被测零件表面相接触。
按一次测量参数的多少，分为单项测量和综合测量。单项测量中，对被测零件的每个参数分别单独测量。综合测量中，测量反映零件有关参数的综合指标。
按测量在加工过程中所起的作用，分为主动测量和被动测量。按被测零件在测量过程中所处的状态，分为静态测量和动态测量。按是否直接测量被测参数，可分为直接测量和间接测量。按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值，可分为绝对测量和相对测量。
现有技术中一台检测仪器往往难以兼顾尺寸、粗糙度、多种形状位置误差的测量，即使有这样的仪器设备，其检测精度常常不高。
发明内容
本发明的目的：借助光学原理，检测产品尺寸、粗糙度和多种形状位置误差，监测生产过程、科学研究中产品的变形、磨损等，获得较高精度的检测结果。
本发明采用以下创新技术方案。
1.一种精密检测方法包括检测工具，检测工具有导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置，读数装置，其特征在于检测方法的步骤为：第一步，安装检测工具与被测物体，探测装置可绕位于其一端的支点转动，探测装置的另一端有探测头，探测头与被测物体的被测部位接触；光学装置有光发射器、光线、光接收器；光线的长度大于或小于或等于被测物体的长度；第二步，驱动装置或人手使被测物体或探测装置相对于导向基准运动；光学装置的光线及光斑随探测装置的转动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第三步，在检测任务有要求时，由运算器拟合被测要素的形状和被测物体的形貌，由显示装置显示所拟合的形状、形貌。
2.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有驱动件，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；探测杆能够绕支点进行空间内的转动，探测头位于探测杆上，其末端与被测物体的被测部位接触；探测装置或被测物体由驱动件带动沿导向体平移；当探测头末端相对导向体的距离变化时，探测杆随之转动；光发射器与探测杆相连，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化。
3.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有驱动件，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；探测杆能够绕支点进行空间内的转动，探测头位于探测杆上，其末端与被测物体的被测部位接触；探测装置或被测物体由驱动件带动沿导向体转动；探测杆随探测头的变化而转动；光发射器与探测杆相连，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化。
4.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于所述的探测装置转动的支点位于被测工件的任意一端，其它零件位置随支点位置而变动；所述的导向基准为机床导轨或其它导向物体，所述的驱动装置为机床溜板或其它转动物体。
5.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于所述的探测装置在转动支点部位有圆柱副或球副或球轴承或者其它连接结构，所述的其它连接结构使探测杆能转动。
6.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的探测装置在转动支点处有间隙调整机构。
7.参考创新点1所述的一种精密检测方法，其特征在于：在检测内表面时，如果有通孔，光线可以从孔的内部穿过或从孔的外部穿过。
8.参考创新点2或3所述的一种精密检测方法，其特征在于探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体。
以下对上述创新方案作进一步说明。
探测装置包括支座4、转动副5、支架6、光发射器7、光线8、探测杆9、探测头10、光接收器11。光接收器上有光敏传感器，如PSD，可以获得高的检测精度。以下分4种情况讨论。
1)测量时导向体静止，让被测工件沿导向体平移，而探测装置无沿导向体的平移。这里结合说明书附图图1进行阐述。在图1中，采用现有技术稳定地放置被测物体；使其左右平移，如果其厚度不均匀，则通过本发明及其相应数学计算，可以得到被测物体厚度及厚度的变化值。以上是不难理解的。特别需要说明的是：采用本发明，当光线的长度大于被测工件长度时，光斑变化值大于工件厚度的变化，因此，即使工件厚度变化很小，也可以检测出这种很小的变化，所以，本发明具有很高的分辨率，能够实现高精度检测。在一次检测中，光线的长度是不变的，光斑形状比较稳定，也利于提高检测精度。不难理解，可以采用本发明测出工件表面的斜度。同理，利用上述方法，可以测出多种工件的垂直度、平行度、倾斜度、直线度等。当探测头位于孔内或外圆上时，可以测出孔或轴母线、甚至轴线的直线度。将探测头换成粗糙度探针，可以测量粗糙度。
2)测量时导向体静止，被测工件静止；探测装置沿导向体左右平移。同样可以测量被测物体的尺寸，以及多种工件的垂直度、平行度、倾斜度、直线度，孔或轴母线、甚至轴线的直线度。也可以测量粗糙度。
3)测量时，让被测物体3(带孔零件)绕其轴线旋转，探测装置没有沿孔轴线的平移，探测装置的支座4固定，参见说明书附图图2。结合现有技术，可以测量出孔或外圆的圆度、粗糙度。如果让被测物体3(带孔零件)在绕其轴线旋转的同时，兼有轴向移动，还可以测出孔或外圆的圆柱度。结合现有技术还可测量出孔或外圆的尺寸、孔或外圆相对于其它表面的跳动度、同轴度、位置度及其它形位误差。
4)测量时，让被测物体3(带孔零件)静止，让探测装置绕轴线旋转。同样可以测量出孔或外圆的圆度、粗糙度、圆柱度、尺寸、跳动度、同轴度、位置度及其它形位误差。
本发明可以用于产品成品、半成品、毛坯质量指标的测量，测量的内容有尺寸、多种形状和位置误差。本发明也可以用于生产过程控制所需的测量，例如，图1中的方案可以扩展应用于生产过程中监测零部件的受热膨胀的变形，以及科学实验过程中监测或检查零部件的受力变形。本发明还可以用于检查机械零部件磨损损耗程度等。
对于内表面的检测，如果有通孔，光线可以从孔内部穿过或从孔的外部穿过。对于两种情况，其它相关零部件的位置做相应调整。这是不难做到的。
探测杆为分体式结构时，拆开探测杆，可以比较容易地放置工件，放置工件后，将探测杆组装为整体使用。探测杆为整体时，制造容易，但放置工件时，有时不是十分方便。
本发明具有重要的学术价值。借助本发明所测得的尺寸和形状、位置数据，可以拟合被测要素或设备零部件的形貌、形状、结构特征及其变化。
本发明的有益效果：1)当光线的长度大于工件的长度时，可以将检测结果显示得更为明显，即可以将被测部位的特征放大后显示出，因此，能显示微小的变化；在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的，光斑稳定。以上方面利于提高检测精度。2)可以测量多种尺寸、多种形状位置误差、变化，包括平行度、垂直度、倾斜度、角度、圆度、圆柱度、粗糙度、位置度、轮廓度等多种参数。3)可以用于产品质量检测，也可以用于生产过程、科学实验中监测变形、磨损等。4)可以通过计算机技术拟合被测对象的形状、形貌。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。图2为测量内孔的示意图。图中：1-导向体，2-驱动件，3-被测物体，4-支座，5-转动副，6-支架，7-光发射器，8-光线，9-探测杆，10-探测头，11-光接收器，12-显示器，13-运算器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。
实施方式一：被测工件沿导向体平移，而探测装置不沿导向体平移，导向体是静止的。
实施方式二：导向体静止，探测装置沿导向体平移。被测工件处于静止状态。
实施方式三：被测物体(带孔零件)绕其轴线旋转，探测装置探测装置的支座固定，该装置没有沿孔轴线的平移。
实施方式四：探测装置旋转，被测物体(带孔零件)静止。

Claims (8)

1.一种精密检测方法包括检测工具，检测工具有导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置，读数装置，其特征在于检测方法的步骤为：第一步，安装检测工具与被测物体，探测装置可绕位于其一端的支点转动，探测装置的另一端有探测头，探测头与被测物体的被测部位接触；光学装置有光发射器、光线、光接收器；光线的长度大于或小于或等于被测物体的长度；第二步，驱动装置或人手使被测物体或探测装置相对于导向基准运动；光学装置的光线及光斑随探测装置的转动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第三步，在检测任务有要求时，由运算器拟合被测要素的形状和被测物体的形貌，由显示装置显示所拟合的形状、形貌。
2.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有驱动件，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；探测杆能够绕支点进行空间内的转动，探测头位于探测杆上，其末端与被测物体的被测部位接触；探测装置或被测物体由驱动件带动沿导向体平移；当探测头末端相对导向体的距离变化时，探测杆随之转动；光发射器与探测杆相连，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化。
3.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有驱动件，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；探测杆能够绕支点进行空间内的转动，探测头位于探测杆上，其末端与被测物体的被测部位接触；探测装置或被测物体由驱动件带动沿导向体转动；探测杆随探测头的变化而转动；光发射器与探测杆相连，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化。
4.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于所述的探测装置转动的支点位于被测工件的任意一端，其它零件位置随支点位置而变动；所述的导向基准为机床导轨或其它导向物体，所述的驱动装置为机床溜板或其它转动物体。
5.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于所述的探测装置在转动支点部位有圆柱副或球副或球轴承或者其它连接结构，所述的其它连接结构使探测杆能转动。
6.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于：所述的探测装置在转动支点处有间隙调整机构。
7.根据权利要求1所述的一种精密检测方法，其特征在于：在检测内表面时，如果有通孔，光线可以从孔的内部穿过或从孔的外部穿过。
8.根据权利要求2或3所述的一种精密检测方法，其特征在于探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体。
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