CN111121657A - 一种测量空间双耳孔中心距的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测量空间双耳孔中心距的装置，所述装置包括多维调节平台、设置于多维调节平台上的旋转支座以及与旋转支座连接的两个连杆，两个所述连杆连接处设有旋转编码器，且两个所述连杆的另一端均设有激光位移传感器，所述激光位移传感器发射的激光打在待测中心距的双耳孔上的靶球上，所述激光位移传感器和旋转编码器均与数据采集与处理模块信号连接，所述数据采集与处理模块与人机交互模块信号连接，该装置解决了目前测量空间受限、接触式测量精度不高等问题，并能够实现距离的快速测量，除了适用于双耳孔的空间距离测量，还有多种应用场合，待测零件可以通过安装靶球来定位空间点的位置，就可以用本装置进行测量，因此有良好的应用前景。

Description

一种测量空间双耳孔中心距的装置及方法

技术领域

本发明涉及非接触式测量领域，具体地涉及一种测量空间双耳孔中心距的装置及方法。

背景技术

随着激光器的发明，激光在人类世界的舞台上发挥着重要作用。激光以其相干性好、亮度高以及方向性好的特点，广泛应用于测量领域，特别是非接触式测量领域，可以在不接触被测物体表面的情况下，获得待测物体的信息。比起接触式测量，非接触式测量的应用场合更加广泛，并且集成化更高，测量速度更快。

由于双耳孔空间距离测量属于在机测量，且双耳孔区域的测量空间受限，不便于大型仪器如三坐标测量仪工作，因此导致在双耳孔之间安装作动器的难度增大，通常需要反复装拆从而调整作动器的长度使其可靠安装在双耳孔上，给装配作业造成了很大的不便，降低了工作效率。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种基于非接触式激光的测量方法，可解决现有技术中测量空间受限、接触式测量精度不高等问题，实现翼面对零位双耳孔空间距离的快速测量工作，同时该装置可应用于多种空间距离的测量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种测量空间双耳孔中心距的装置，所述装置包括多维调节平台、设置于多维调节平台上的旋转支座以及与旋转支座连接的两个连杆，两个所述连杆连接处设有旋转编码器，且两个所述连杆的另一端均设有激光位移传感器，所述激光位移传感器发射的激光打在待测中心距的双耳孔上的靶球上，所述激光位移传感器和旋转编码器均与数据采集与处理模块信号连接，所述数据采集与处理模块与人机交互模块信号连接。

进一步地，所述靶球固定在双耳孔的靶座上。

进一步地，所述多维调节平台包括一维粗微调旋转台，所述一维粗微调旋转台上设有导轨，所述导轨上设有滑块，所述滑块上端与一维微调平移台固定连接，所述一维微调平移台上端与旋转支座固定连接。

进一步地，所述旋转支座包括轴承座以及连接两个连杆支架的转动轴，两个所述连杆支架分别与连杆相连接，所述转动轴上设有旋转编码器。

进一步地，两个所述连杆上均设有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的另一端均与一维微调平移台相连接。

进一步地，所述多维调节平台固定在三角支架上。

一种测量空间双耳孔中心距的方法，具体包括如下步骤：

步骤1：安装测量装置，调节三角支架高度，使激光位移传感器与靶球的距离在激光位移传感器量程内；

步骤2：通过导轨以及在导轨上移动的滑块粗调与其固定连接的一维微调平移台，以调节激光位移传感器的位置，使激光打在标定件靶球中心附近；

步骤3：锁定液压伸缩杆长度，微调一维微调平移台与一维粗微调旋转台，使激光准确打在标定件靶球中心上；

步骤4：数据采集与处理模块采集并处理由激光位移传感器和旋转编码器的输出信号，得到两激光位移传感器与标定件靶球之间的距离以及其角度值；

步骤5：重复4～6步骤两次，分别测得另外两个标定件靶球之间的数据；

步骤6：根据三次标定件靶球的测量值以及标定件靶球的标准值，计算两测量臂的准确长度；

步骤7:重复4～6步骤，将步骤中的标定件靶球替换为空间双耳孔，根据三角形的余弦定理结合靶球半径补偿，通过软件计算得到空间双耳孔的距离值；

步骤8：人机交互界面显示最终的测量结果。

有益效果：

本发明提供的测量空间双耳孔中心距的装置及方法，上述技术方案，解决了现有技术中测量空间受限、接触式测量精度不高等问题，并能够实现距离的快速测量，除了适用于双耳孔的空间距离测量，还有多种应用场合，只要待测零件可以通过安装靶球来定位空间点的位置，就可以用本装置进行测量，因此有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1—双耳孔；2—靶球；3—激光；4—激光位移传感器；5—多维调节平台；51—一维粗微调旋转台；52—导轨；53—滑块；54—一维微调平移台；6—连杆；7—液压伸缩杆；8—旋转编码器；9—旋转支座；91—轴承座；92—连杆支架；93—转动轴；10—数据采集与处理模块；11—数据采集与处理模块；12-三角支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明提供的测量空间双耳孔中心距的装置，所述装置包括多维调节平台5、设置于多维调节平台5上的旋转支座9以及与旋转支座9连接的两个连杆6，两个所述连杆6连接处设有旋转编码器8，且两个所述连杆6的另一端均设有激光位移传感器4。

所述激光位移传感器4发射的激光3打在待测中心距的双耳孔1上的靶球2上，在靶球2球心上产生一个激光光斑，双耳孔1有两片双耳片，靶球2安装在双耳孔1的靶座上，用靶球2中心的位置来代表双耳孔1的位置，激光位移传感器4用于测量激光位移传感器4与靶球2表面之间的距离。

所述多维调节平台5固定在三角支架12上，所述多维调节平台5包括一维粗微调旋转台51，所述一维粗微调旋转台51上设有导轨52，所述导轨52上设有滑块53，所述滑块53上端与一维微调平移台54固定连接，所述一维微调平移台54上端与旋转支座9固定连接，一维微调平移台54，通过导轨52和滑块53，可以在X轴方向上粗调微调测量装置的空间位置，一维粗微调旋转台51，固定在三角支架12上，用来支撑测量装置保持其稳定性以及通过三角支架12的升降，可以在Z轴方向上粗调微调测量装置的空间位置。

所述旋转支座9包括轴承座91以及连接两个连杆支架92的转动轴93，两个所述连杆支架92分别与连杆6相连接，所述转动轴93上设有旋转编码器8，两个所述连杆6上均设有液压伸缩杆7，所述液压伸缩杆7的另一端均与一维微调平移台54相连接，可以辅助支撑连杆6，调节连杆6角度位置，连杆6中心与测量激光3在同一直线上，与连杆支架92和液压伸缩杆7相连，用于调节两个激光位移传感器4空间位置以及将其数据线通过连杆6内部导出后与数据采集与处理模块10相连接。

所述激光位移传感器4和旋转编码器8均与数据采集与处理模块10信号连接，所述数据采集与处理模块10与人机交互模块11信号连接，数据采集与处理模块10，采集并处理由激光位移传感器4和旋转编码器8的输出信号，根据余弦定理关系式计算测量结果，并对测量结果进行靶球2半径补偿得到翼面对零位双耳孔1的空间距离；

人机交互模块11，用于人机交互，控制整个测量装置进行测量工作和测量结果的显示与输出。

一种测量空间双耳孔中心距的方法，具有以下步骤：

步骤1：安装测量装置，调节三角支架12高度，使激光位移传感器4与标定件靶球2的距离在激光位移传感器4的量程内；

步骤2：通过导轨52以及在导轨52上移动的滑块53粗调与其固定连接的一维微调平移台54，以调节激光位移传感器4的位置，使激光3打在标定件靶球2中心附近；

步骤3：锁定液压伸缩杆长度7，微调一维微调平移台54与一维粗微调旋转台51，使激光3准确打在标定件靶球2中心上；

步骤4：数据采集与处理模块10采集并处理由激光位移传感器4和旋转编码器8的输出信号，得到两激光位移传感器4与标定件靶球2之间的距离以及其角度值；

步骤5：重复4～6步骤两次，分别测得另外两个标定件靶球2之间的数据；

步骤6：根据三次标定件靶球2的测量值以及标定件靶球2的标准值，计算两测量臂的准确长度；

步骤7:重复4～6步骤，将步骤中的标定件靶球2替换为空间双耳孔1，根据三角形的余弦定理结合靶球2半径补偿，通过软件计算得到空间双耳孔1的距离值；

步骤8：人机交互界面11显示最终的测量结果。

对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，所述装置包括多维调节平台(5)、设置于多维调节平台(5)上的旋转支座(9)以及与旋转支座(9)连接的两个连杆(6)，两个所述连杆(6)连接处设有旋转编码器(8)，且两个所述连杆(6)的另一端均设有激光位移传感器(4)，所述激光位移传感器(4)发射的激光(3)打在待测中心距的双耳孔(1)上的靶球(2)上，所述激光位移传感器(4)和旋转编码器(8)均与数据采集与处理模块(10)信号连接，所述数据采集与处理模块(10)与人机交互模块(11)信号连接。

2.如权利要求1所述的一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，所述靶球(2)固定在双耳孔(1)的靶座上。

3.如权利要求2所述的一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，所述多维调节平台(5)包括一维粗微调旋转台(51)，所述一维粗微调旋转台(51)上设有导轨(52)，所述导轨(52)上设有滑块(53)，所述滑块(53)上端与一维微调平移台(54)固定连接，所述一维微调平移台(54)上端与旋转支座(9)固定连接。

4.如权利要求3所述的一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，所述旋转支座(9)包括轴承座(91)以及连接两个连杆支架(92)的转动轴(93)，两个所述连杆支架(92)分别与连杆(6)相连接，所述转动轴(93)上设有旋转编码器(8)。

5.如权利要求4所述的一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，两个所述连杆(6)上均设有液压伸缩杆(7)，所述液压伸缩杆(7)的另一端均与一维微调平移台(54)相连接。

6.如权利要求5所述的一种测量空间双耳孔中心距的装置，其特征在于，所述多维调节平台(5)固定在三角支架(12)上。

7.一种用权利要求6所述的装置测量空间双耳孔中心距的方法，其特征在于，具有以下步骤：

步骤1：安装测量装置，调节三角支架(12)高度，使激光位移传感器(4)与标定件靶球(2)的距离在激光位移传感器(4)的量程内；

步骤2：通过导轨(52)以及在导轨(52)上移动的滑块(53)粗调与其固定连接的一维微调平移台(54)，以调节激光位移传感器(4)的位置，使激光(3)打在标定件靶球(2)中心附近；

步骤3：锁定液压伸缩杆长度(7)，微调一维微调平移台(54)与一维粗微调旋转台(51)，使激光(3)准确打在标定件靶球(2)中心上；

步骤4：数据采集与处理模块(10)采集并处理由激光位移传感器(4)和旋转编码器(8)的输出信号，得到两激光位移传感器(4)与标定件靶球(2)之间的距离以及其角度值；

步骤5：重复4～6步骤两次，分别测得另外两个标定件靶球(2)之间的数据；

步骤6：根据三次标定件靶球(2)的测量值以及标定件靶球(2)的标准值，计算两测量臂的准确长度；

步骤7:重复4～6步骤，将步骤中的标定件靶球(2)替换为空间双耳孔(1)，根据三角形的余弦定理结合靶球(2)半径补偿，通过软件计算得到空间双耳孔(1)的距离值；

步骤8：人机交互界面(11)显示最终的测量结果。

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