CN111366090A - 一种深孔孔径光学测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光微距测量技术以及机械零件检测技术领域，提出一种深孔孔径光学测量仪，基于激光测距三角测量法原理，利用折射及反射方式更改光路使其实现对小孔内径测量，它由头座、反射镜、棱镜、撑紧腿、连杆、销轴、铰链轴、联动套、支撑管、拉动套管、锁紧螺母、连接座、激光位移测距传感器、电池和把手等组成。通过头座上的撑紧腿等定位，用锁紧螺母锁定状态，由激光位移测距传感器发射激光束并接收被测目标反射光测定深孔的内径，使用简单方便。

Description

一种深孔孔径光学测量仪
技术领域
本发明属于激光微距测量技术以及机械零件检测技术领域，具体地说是一种深孔孔径光学测量仪。
背景技术
对于有深孔的机械零件，小口径深孔内径测量较为困难，目前主要使用机械杠杆式测量工具测量，对于稍大孔径深孔可以采用光纤传感器或电涡流位移传感器测量，这些方法都有一定局限性，无法满足全部测量需求，利用激光测距原理设计一种深孔内径光学测量仪可以方便测量，且能够提高测量的精度。本发明提出一种专门用于测量小口径深孔内径的激光测量仪，满足测量需求。
发明内容
根据上述存在的技术问题，本发明提供一种深孔孔径光学测量仪。
本发明的技术方案：
一种深孔孔径光学测量仪主要由头座、反射镜、棱镜、撑紧腿、连杆、销轴、铰链轴、联动套、支撑管、拉动套管、锁紧螺母、连接座、激光位移测距传感器、电池和把手等组成。其中把手为空腔结构，外部方便握持，内部装有电池、激光位移测距传感器以及连接座，支撑管一端与把手连接，支撑管另一端与头座相连。电池处于把手的最下部，之上安装一个激光位移测距传感器，这个激光位移测距传感器是利用三角测量法，发射激光束并接收被测目标反射光来测量较近的距离值。
要在深孔处测量距离，在把手内部靠近激光位移测距传感器的激光发射及接受窗口处安装了连接座，在连接座反射光路径上安装一个折射棱镜，在头座里一个45度反射镜及另一个棱镜，在连接座与头座之间安装较长的支撑管。在测量孔径侧壁时，由激光位移测距传感器发射的激光束经过连接座、支撑管到达头座，经头座45度反射镜反射后转90度后照射在被测孔径表面，其斜角的反射光经过头座内的棱镜及45度反射镜反射后又转成与发射的激光束平行的方向，经支撑管到达连接座，经过连接座内另一个折射角相同的棱镜变向后回到激光位移测距传感器的接收窗口，由激光位移测距传感器的线性CCD阵列及信号处理单元处理后显示出测量孔径。
为保证测量结果稳定性，在头座上安装了带铰链的撑紧腿、通过连杆带动可以收起或张开，在进行测量时先收起撑紧腿，当头座伸到被测深孔内后再张开撑紧腿顶紧孔壁使头座下部靠紧孔壁的另一侧面，从而使头座定位。连杆一端通过销轴与撑紧腿连接，另一端也用销轴连到联动套的一端，联动套与拉动套管连接，都套装在支撑管的外面，可以相对滑动，推此拉动套可以收紧撑紧腿，反之可以张开撑紧腿，为了稳定收张状态，在靠近把手一侧的支撑管上套装一个锁紧螺母，锁紧螺母只能旋转不能沿支撑管窜动，拉动套管靠近锁紧螺母一侧由外螺纹，与锁紧螺母的内螺纹旋合，转动锁紧螺母就可以使拉动套管沿支撑管轴线移动，进而实现撑紧腿的收放，方便深孔内径的光学测量。
附图说明
图1是一种深孔孔径光学测量仪外观图；
图2是一种深孔孔径光学测量仪内部结构图；
图3是前端光路原理图；
图4是前端局部放大图。
图中：1头座，2反射镜，3棱镜，4撑紧腿，5连杆，6销轴，7铰链轴，8联动套，9支撑管，10拉动套管，11锁紧螺母，12棱镜，13连接座，14激光位移测距传感器，15电池，16把手。
具体实施方式
为便于说明本发明的目的、技术方案和特点，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行进一步说明。
如图1及图2所示，一种深孔孔径光学测量仪，主要由头座1、反射镜2、棱镜3、撑紧腿4、连杆5、销轴6、铰链轴7、联动套8、支撑管9、拉动套管10、锁紧螺母11、棱镜12、连接座13、激光位移测距传感器14、电池15和把手16组成。
其中把手16为空腔结构，方便握持，内部装有供电电池15、激光位移测距传感器14以及连接座13；电池15处于把手16的最下部，之上安装激光位移测距传感器14，利用三角测量法，发射激光束并接收被测目标反射光来测量距离；支撑管9一端与把手16连接，另一端与头座1相连。
要测量深孔内径，在把手16内部靠近激光位移测距传感器14的光发射及接受窗口处安装了连接座13，在连接座13反射光路径上安装一个折射棱镜12，这样将通常平射激光束与斜反射回来光的测量形式转变为平射激光束与平反射回来光再转成斜角反射光的测量形式。这两束平行光是通过支撑管9传到前侧的头座1里，再经过头座1里一个45度反射镜2转成与支撑管9垂直的方向，如图3所示，在测量孔径侧壁时，发射的激光束从支撑管9中的转90度后照射在孔径表面，与发射的激光束有一定夹角的反射光要先经过另一个折射棱镜3转成与发射的激光束平行，经过支撑管9回到激光位移测距传感器14的接收窗口。由激光位移测距传感器14的线性CCD阵列及信号处理单元处理后通过上面的操作按钮和LED屏显示测量结果。
要测量深孔内径，在把手16内部靠近激光位移测距传感器14的激光发射及接受窗口处安装了连接座13，在连接座13反射光路径上安装一个折射棱镜12，在头座1里一个45度反射镜及2另一个棱镜3，在连接座13与头座1之间安装较长的支撑管9。在测量深孔孔径时，由激光位移测距传感器14发射的激光束经过连接座13、支撑管9到达头座1，经头座1的45度反射镜2反射后转90度后照射在被测孔径表面，产生的斜角反射光经过头座1内的棱镜3及反射镜2反射后又转成与发射的激光束平行的方向，经支撑管9到达连接座13，经过连接座13内另一个折射角相同的棱镜12变向后回到激光位移测距传感器14的接收窗口。由激光位移测距传感器14的线性CCD阵列及信号处理单元处理后显示出测量孔径。
为保证测量结果稳定性，如图1和图4所示，在头座1上安装了铰链轴7及撑紧腿4、通过连杆5带动可以收起或张开，在进行测量时先收起撑紧腿4，当头座1伸到被测深孔内后再张开撑紧腿4顶紧孔壁使头座1下部靠紧孔壁的另一侧面，从而使头座定位。连杆5一端通过销轴6与撑紧腿4连接，另一端也用销轴连到联动套8前面的双叉臂上，有对称布置的双叉臂镶在头座1的凹槽内便于滑动。
拉动套管10套装在支撑管9的外面，可以相对滑动，推此拉动套管10可以收紧撑紧腿4，反之可以张开撑紧腿4，为了稳定收张状态，在靠近把手16一侧的支撑管9上套装一个锁紧螺母11，锁紧螺母11的内孔由螺纹段和圆环段组成，其圆环段与支撑管9根部配合，可相对转动但不能轴向窜动，其螺纹段与拉动套管10的右端外螺纹旋合，锁紧螺母11外圆有均布的沟槽以便拨动旋转。转动锁紧螺母11就可以使拉动套管10沿支撑管9轴线移动，进而实现撑紧腿4的收放，方便深孔内径的光学测量。

Claims (1)

1.一种深孔孔径光学测量仪，其特征在于，该深孔孔径光学测量仪主要由头座(1)、反射镜(2)、棱镜(3)、撑紧腿(4)、连杆(5)、销轴(6)、铰链轴(7)、联动套(8)、支撑管(9)、拉动套管(10)、锁紧螺母(11)、棱镜(12)、连接座(13)、激光位移测距传感器(14)、电池(15)和把手(16)组成；
其中把手(16)为空腔结构，方便握持，其内部装有供电电池(15)、激光位移测距传感器(14)以及连接座(13)；电池(15)处于把手(16)的最下部，之上安装激光位移测距传感器(14)，利用三角测量法，发射激光束并接收被测目标反射光来测量距离；支撑管(9)一端与把手(16)连接，另一端与头座(1)相连；
在把手(16)内部靠近激光位移测距传感器(14)的光发射及接受窗口处安装连接座(13)，在连接座(13)反射光路径上安装折射棱镜(12)；头座(1)内安装有45度反射镜(2)和折射棱镜(3)，在连接座(13)与头座(1)之间安装支撑管(9)；
在测量孔径时，发射的激光束经过连接座(13)、支撑管(9)到达头座(1)，经反射镜(2)反射后转90度后照射在被测孔壁，其反射光经过头座(1)内的棱镜(3)及反射镜(2)转成与发射的激光束平行的方向，经支撑管(9)到达连接座(13)，经棱镜(12)变向后回到激光位移测距传感器(14)的接收窗口，由激光位移测距传感器(14)的线性CCD阵列及信号处理单元处理后通过上面的操作按钮和LED屏显示测量结果；
在头座(1)上安装铰链轴(7)和撑紧腿(4)，通过连杆(5)带动收起或张开，在进行测量时先收起撑紧腿(4)，当头座(1)伸到被测深孔内后再张开撑紧腿(4)顶紧孔壁使头座(1)下部靠紧孔壁的另一侧面，从而使头座定位；连杆(5)一端通过销轴(6)与撑紧腿(4)连接，另一端也用销轴连到联动套(8)前面的双叉臂上，有对称布置的双叉臂镶在头座(1)的凹槽内便于滑动；
拉动套管(10)套装在支撑管(9)的外面，可相对滑动，推拉动套管(10)可收紧撑紧腿(4)，反之可张开撑紧腿(4)；为了稳定收张状态，在靠近把手(16)一侧的支撑管(9)上套装一个锁紧螺母(11)，锁紧螺母(11)的内孔由螺纹段和圆环段组成，其圆环段与支撑管(9)根部配合，可相对转动但不能轴向窜动，其螺纹段与拉动套管(10)的右端外螺纹旋合，锁紧螺母(11)外圆有均布的沟槽以便拨动旋转；转动锁紧螺母(11)可使拉动套管(10)沿支撑管(9)轴线移动，进而实现撑紧腿(4)的收放，方便深孔内径的光学测量。
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