CN112033307A - 一种法矢测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种法矢测量装置，包括压环、压环底座、安装支座、激光传感器，所述压环通过压环底座与安装支座连接，所述压环的压环柱面的开放侧沿周向设置有若干个矩形槽，所述安装支座的周向对应设置有若干个激光传感器，在测量时，激光传感器发出的线激光穿过矩形槽对压环内产品表面进行测量。本发明通过较小的测量光斑半径可实现结构边缘区域的法矢垂直度测量，从而加大了制孔系统的应用范围。本发明在测量复杂曲面法矢时，较小的测量光斑半径形成的测量平面能更准确拟合产品表面，从而提高计算得到的法矢垂直度精度。

Description

一种法矢测量装置
技术领域
本发明属于飞机自动化装配及制造装置的技术领域，具体涉及一种法矢测量装置。
背景技术
现代工业飞机装配制造领域中，对复杂曲面零件进行数字化制孔、数字化装配等过程都需要进行法矢测量。曲面零件受加工精度和装配精度等影响，其外形实物状态会与数模出现偏差，采用法矢测量装置，可有效保证数字化制孔垂直度，避免直接使用数模法矢信息制孔造成的垂直度偏差。
现有法失测量装置由于压环结构与传感器安装形式的限制，传感器光斑与压环端面中心距离(测量光斑半径)普遍较大，存在以下不足：
1、当孔中心与结构边缘距离小于测量光斑半径时，将无法测量法矢垂直度，影响制孔系统的应用范围；
2、由于法矢垂直度计算时将光斑之间的产品表面拟合成平面，采用较大的测量光斑半径时的测量系统误差较大，因此无法准确测量复杂曲面上的法矢垂直度，易造成制孔垂直度偏差。
针对以上问题，现有的法矢测量装置只能通过缩小压环尺寸进行解决，但压环尺寸主要由刀具直径与排屑空间确定，缩小压环尺寸后，易导致堵屑等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种法矢测量装置，旨在解决上述问题，实现测量结构边缘区域的法矢垂直度，同时有助于减小测量系统的误差。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种法矢测量装置，包括压环、压环底座、安装支座、激光传感器，所述压环通过压环底座与安装支座连接，所述压环的压环柱面的开放侧沿周向设置有若干个矩形槽，所述安装支座的周向对应设置有若干个激光传感器，在测量时，激光传感器发出的线激光穿过矩形槽对压环内产品表面进行测量。
为了更好地实现本发明，进一步的，在测量时，激光传感器发出的线激光会以θ角斜射入压环范围内，测量光斑半径r＝R-Htanθ。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述压环柱面的开放侧沿周向设置有四个矩形槽，所述安装支座的周向对应设置有四个激光传感器。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述安装支座上沿周向对称设置有四个传感器安装基准面，所述激光传感器可拆卸安装在传感器安装基准面上，所述传感器安装基准面与压环轴线呈夹角θ。
为了更好地实现本发明，进一步的，相邻两个传感器安装基准面之间设置有吸尘接口，所述吸尘接口的自由端与吸尘装置连接，用于制孔过程排屑。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述安装支座的上端面通过压环底座与压环连接，所述安装支座的底面与法兰可拆卸连接；所述安装支座通过法兰与机床制孔末端执行器连接。
本发明在使用过程中，所述压环通过压环底座上的螺钉与安装支座连接，压环端部根据激光传感器的位置设置有均布的矩形槽，测量时激光传感器发出的线激光可以穿过矩形槽对压环范围内产品表面进行测量。安装支座上4个传感器安装基准面倾斜设置，且与压环轴线方向呈夹角θ，4个传感器安装基准面的倾斜角度相同且对称布置，所述传感器安装基准面通过螺钉与安装支座连接。测量时，由于安装面与压环轴线方向的夹角θ，激光传感器发出的线激光会以θ角斜射入压环范围内。安装支座上设计有吸尘接口，用于加工过程中的排屑。安装支座固定在法兰上，法兰通过螺钉将法失测量装置整体固定在机床末端执行器上。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过较小的测量光斑半径可实现结构边缘区域的法矢垂直度测量，从而加大了制孔系统的应用范围。
(2)本发明在测量复杂曲面法矢时，较小的测量光斑半径形成的测量平面能更准确拟合产品表面，从而提高计算得到的法矢垂直度精度。
附图说明
图1为传感器安装基准面的倾斜结构示意图；
图2为压环的结构示意图；
图3为法矢测量装置的结构示意图；
图4为法矢测量装置的装配示意图；
图5位图4的A-A剖视图；
图6为结构边缘法矢测量示意图；
图7为结构边缘法矢测量的区域示意图；
图8为复杂曲面法矢测量示意图。
其中：1-压环，2-激光传感器，3-安装支座，4-吸尘接口，5-法兰，6-压环柱面，7-压环底座。
具体实施方式
实施例1：
一种法矢测量装置，如图3所示，包括压环1、压环底座7、安装支座3、激光传感器2，所述压环1通过压环底座7与安装支座3连接，如图2所示，压环1用于在法矢测量和制孔过程中压紧制孔待制品表面，所述压环1的压环柱面6的开放侧沿周向设置有若干个矩形槽，所述安装支座3的周向对应设置有若干个激光传感器2，在测量时，激光传感器2发出的线激光穿过矩形槽对压环1内产品表面进行测量。
本发明通过较小的测量光斑半径可实现结构边缘区域的法矢垂直度测量，从而加大了制孔系统的应用范围。本发明在测量复杂曲面法矢时，较小的测量光斑半径形成的测量平面能更准确拟合产品表面，从而提高计算得到的法矢垂直度精度。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述压环柱面6的开放侧沿周向设置有四个矩形槽，所述安装支座3的周向对应设置有四个激光传感器2，安装支座3上加工有4个传感器安装基准面，4个传感器安装基准面均与压环1轴线方向呈夹角θ且对称布置，4个激光传感器2通过螺钉分别安装在安装基准面上。
如图1所示，包括A-D四个激光传感器2，用于测量待测点至法矢测量点的精确距离，四个激光传感器2规格完全相同。进行法矢测量时，四个激光传感器2同时工作，分别测量传感器与测量光斑所在位置的距离，再由控制器通过设定的算法进行处理，完成法矢信息采集。图1中O为传感器安装平面中心，A1-D1分别为激光传感器2的光斑位置，O1为压环1端面中心。
传感器测量点与压环1轴线距离AO＝BO＝CO＝DO＝R，4个传感器组成的安装平面中心与压环1端面中心的距离O O1＝H，传感器光斑与压环1端面中心距离A1O1＝B1O1＝C1O1＝D1O1＝r，则测量光斑半径r：
r＝R-Htanθ。
本发明通过较小的测量光斑半径可实现结构边缘区域的法矢垂直度测量，从而加大了制孔系统的应用范围。本发明在测量复杂曲面法矢时，较小的测量光斑半径形成的测量平面能更准确拟合产品表面，从而提高计算得到的法矢垂直度精度。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图3-图5所示，安装支座3上相邻两个安装基准面之间还设计有吸尘接口4，用于连接吸尘装置，用于制孔过程排屑。安装支座3上端面通过压环底座7与压环1连，安装支座3底面有用于和法兰5连接的4个螺栓孔。法兰5用于将法矢测量装置整体安装固定在机床制孔末端执行器上，其与末端执行器的配合方式为螺栓螺母连接。同时，在法兰5盘上开有定位孔，用于准确定位安装支座3。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例是在实施例1-3任一个的基础上进行优化，如图6、图7所示，根据法失测量原理，在结构边缘区域进行测量时，若测量点与结构边缘距离小于r，传感器光斑将不能保证全部投射在产品待加工表面，此时按照法矢计算规则，无法得出该点的法矢信息，即无法完成数字化制孔。本发明法矢测量装置，传感器测量光斑半径r不受压环1尺寸限制，可根据产品实际尺寸设计传感器安装基准面与压环1轴线方向夹角θ，实现边缘区域的法矢垂直度测量。
本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一个相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例是在实施例1-3任一个的基础上进行优化，如图8所示，复杂曲面一般在较小区域内存在较大的曲率变化，进行法矢测量时，测量结果会受到测量光斑半径影响。简化起见在平面视图内进行说明：待测产品表面由一端直线与半径为L的1/4圆弧相切而成，测量点为直线与圆弧的切点，传感器A、B，测量光斑半径为R。已知测量点法失垂线与产品直线段垂直，经法矢测量装置测量得到的法失垂直度与实际垂直度偏差为α，其中：
Figure BDA0002586165150000041
根据计算，光斑半径R越大时，测量误差偏角α也越大。本发明法矢测量装置的测量光斑半径较小，有助于减小法矢垂直度的测量误差。
本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一个相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种法矢测量装置，其特征在于，包括压环(1)、压环底座(7)、安装支座(3)、激光传感器(2)，所述压环(1)通过压环底座(7)与安装支座(3)连接，所述压环(1)的压环柱面(6)的开放侧沿周向设置有若干个矩形槽，所述安装支座(3)的周向对应设置有若干个激光传感器(2)，在测量时，激光传感器(2)发出的线激光穿过矩形槽对压环(1)内产品表面进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种法矢测量装置，其特征在于，在测量时，激光传感器(2)发出的线激光会以θ角斜射入压环(1)范围内，测量光斑半径r＝R-Htanθ。
3.根据权利要求2所述的一种法矢测量装置，其特征在于，所述压环柱面(6)的开放侧沿周向设置有四个矩形槽，所述安装支座(3)的周向对应设置有四个激光传感器(2)。
4.根据权利要求3所述的一种法矢测量装置，其特征在于，所述安装支座(3)上沿周向对称设置有四个传感器安装基准面，所述激光传感器(2)可拆卸安装在传感器安装基准面上，所述传感器安装基准面与压环(1)轴线呈夹角θ。
5.根据权利要求4所述的一种法矢测量装置，其特征在于，相邻两个传感器安装基准面之间设置有吸尘接口(4)，所述吸尘接口(4)的自由端与吸尘装置连接，用于制孔过程排屑。
6.根据权利要求1所述的一种法矢测量装置，其特征在于，所述安装支座(3)的上端面通过压环底座(7)与压环(1)连接，所述安装支座(3)的底面与法兰(5)可拆卸连接；所述安装支座(3)通过法兰(5)与机床制孔末端执行器连接。
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