CN116295003A - 一种治具校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种治具校准装置及校准方法，包括半透半反射模组、激光发射模组、反射模组、光斑分析模组和治具基准模组，激光发射模组发射的激光经半透半反射模组和发射模组反射后分别经过一个治具，通过在治具上设置治具基准模组作为参照来调整治具的位置和姿态，使光束能够穿过治具上的治具基准模组射向对应的光斑分析仪，同时确保在治具基准模组处反射回去的部分光线能够沿原光路返回，治具校准完成。本发明的治具校准装置及校准方法通过光学原理对治具进行校准，具有很高的定位精确性，能够保证不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态保持一致，不受产品的外形和光学参数的限制，具有较高的通用性，且安装及调试简便，提高了生产的效率。

Description

一种治具校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及校准设备技术领域，尤其是指一种治具校准装置及校准方法。

背景技术

在机械生产中常常需要对多个不同工位的治具进行位置的调整，以保证不同工位的治具之间的相对位置，便于治具与生产线上的其它装置之间的精确配合，同时也需要保证各个治具姿态的一致性，进一步保证产品最终的质量。

但是，现有的校准设备在对不同工位的治具进行位置校准时，校准过程繁琐，校准时间长，且校准的精确度较低，无法很好的确保不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态的一致性，影响生产的进行和产品最终的质量。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中现有的校准设备在对不同工位的治具进行位置校准时，校准过程繁琐，校准时间长，且校准的精确度较低，无法很好的确保不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态的一致性，影响生产的进行和产品最终的质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种治具校准装置，包括，

激光发射模组，所述激光发射模组包括激光发射器；

反射模组，所述反射模组包括反射镜，所述反射镜设置于所述激光发射器的一侧；

半透半反射模组，所述半透半反射模组包括第一半透半反射镜，所述第一半透半反射镜设置于所述激光发射器和所述反射镜之间,且由所述激光发射器发射的光束穿过所述第一半透半反射镜射向所述反射镜；

光斑分析模组，所述光斑分析模组包括第一光斑分析仪和第二光斑分析仪，所述第一光斑分析仪用于接收所述第一半透半反射镜反射的光束，所述第二光斑分析仪用于接收所述反射镜反射的光束；

治具基准模组，所述治具基准模组设置有两组，所述治具基准模组均包括基准主体，所述基准主体用于设置在待测试的治具上，所述基准主体上开设有过光通孔，所述基准主体上设置有与所述过光通孔同轴的第二半透半反射镜，且其中的一个所述基准主体设置于所述第一半透半反射镜和所述第一光斑分析仪之间，另一个所述基准主体设置于所述反射镜和所述第二光斑分析仪之间。

在本发明的一个实施例中，所述激光发射模组还包括第一调节组件，所述第一调节组件包括第一XY移动平台、第一Z轴移动平台和立柱，所述第一Z轴移动平台设置于所述立柱上，所述第一Z轴移动平台上设置有安装板，所述第一XY移动平台连接在所述安装板上，且所述第一XY移动平台上连接有第一测角位移台，所述第一测角位移台连接有第一旋转滑台，所述第一旋转滑台上设置有安装座，所述激光发射器设置于所述安装座上。

在本发明的一个实施例中，所述安装座呈凹字形，其包括两个相互平行的立板以及垂直连接在两立板之间的横板，任一所述立板上开设有与所述横板平行的第一安装孔，另一所述立板上开设有与所述第一安装孔同轴的第二安装孔，所述激光发射器同轴连接在所述第一安装孔中，且所述激光发射器的输出端靠近所述第二安装孔。

在本发明的一个实施例中，所述基准主体包括主体部分和打光支架，所述主体部分上开设有在其长度方向上延伸的第一通孔，所述打光支架设置有两个，两所述打光支架分别同轴设置于所述主体部分的两端，且两所述打光支架上分别设置有与所述第一通孔同轴的第二通孔和第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔组成所述过光通孔。

在本发明的一个实施例中，还包括透镜模组，所述透镜模组设置于所述光斑分析模组和所述治具基准模组之间，所述透镜模组包括第二调节组件和透镜，所述第二调节组件包括支撑柱和第二Z轴移动平台，所述第二Z轴移动平台设置于所述支撑柱上，所述第二Z轴移动平台上设置有第二XY移动平台，所述第二XY移动平台上设置有第二测角位移平台，所述第二测角位移平台上设置有第二旋转滑台，所述第二旋转滑台上连接有透镜安装板，所述透镜安装在所述透镜安装板上。

在本发明的一个实施例中，所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪均连接有第三调节组件，所述第三调节组件包括第三Z轴移动平台，所述第三Z轴移动平台上设置有第三XY移动平台，所述第三XY移动平台上设置有第三测角位移台，所述第三测角位移台上设置有第三旋转滑台，所述第一光斑分析仪/所述第二光斑分析仪设置于所述第三旋转滑台上。

在本发明的一个实施例中，所述半透半反射模组还包括第一角度调节模块和第四XY移动平台，所述第一角度调节模块设置于所述第四XY移动平台上，所述第一半透半反射镜设置于所述第一角度调节模块上。

在本发明的一个实施例中，所述反射模组还包括第五XY移动平台，所述第五XY移动平台上设置有第二角度调节模块，所述反射镜设置于所述第二角度调节模块上。

在本发明的一个实施例中，所述第一半透半反射镜和所述反射镜与所述激光发射器发射的光束之间的夹角为45°。

一种治具校准方法，应用如上述任意一项所述的治具校准装置对不同工位的治具进行校准，包括，

步骤S1：通过所述激光发射器向所述第一半透半反射镜发射一道光束，使得光束经所述第一半透半反射镜向所述第一光斑分析仪的位置反射，同时有一部分光束透过所述第一半透半反射镜被所述反射镜反射向第二光斑分析仪；

步骤S2：对所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪进行位置调整，使得所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪上的光斑均位于其中心；

步骤S3：将两个所述基准主体分别夹持在两个治具的夹持位置，调整两个治具的位置，使得经所述第一半透半反射镜反射的光束穿过与其对应的基准主体上的过光通孔而射向第一光斑分析仪的中心，同时经所述反射镜反射的光束穿过与其对应的基准主体上的过光通孔而射向第二光斑分析仪的中心；

步骤S4：光束在穿过两个基准主体时，两基准主体上的第二半透半反射镜会将一部分光束反射回去，判断两第二半透半反射镜反射的光束是否原路返回并与激光发射器发射的光束重合，若重合则证明治具校准完成，若不重合则对治具进行调整直至重合。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种治具校准装置及校准方法，其中，治具校准装置包括半透半反射模组、激光发射模组、反射模组、光斑分析模组和治具基准模组，激光发射模组、半透半反射模组和反射模组沿一条直线间隔排布，激光发射模组发射的激光经半透半反射模组和反射模组反射后分别经过一个治具，通过在治具上设置治具基准模组并将治具基准模组作为参照来调整治具的位置和姿态，使得被半透半反射模组和反射模组反射的光束能够穿过治具上的治具基准模组射向对应的光斑分析仪，同时确保在治具基准模组处反射回去的光线能够沿原光路反射向半透半反射模组，则治具校准完成；本发明的治具校准装置及校准方法，通过光学原理对治具进行校准，具有很高的定位精确性，能够保证不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态保持一致，能够提高产品的质量；本发明的治具校准装置不受被校准产品的外形和光学参数的限制，具有较高的通用性，且安装及调试简便，校准过程简单，能够降低工作人员安装调试及校准过程所用的时间，提高生产的效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明优选实施例的治具校准装置的立体图；

图2是本发明优选实施例的治具校准装置的整体结构的示意图；

图3是本发明优选实施例的治具校准装置的半透半反射模组的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的治具校准装置的激光发射模组的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的治具校准装置的反射模组的结构示意图；

图6是本发明优选实施例的治具校准装置的光斑分析模组的结构示意图；

图7是本发明优选实施例的治具校准装置的治具基准模组的结构示意图；

图8是本发明优选实施例的治具校准装置的透镜模组的结构示意图；

图9是本发明优选实施例的治具校准装置的校准过程的原理图。

说明书附图标记说明：1、激光发射模组；11、激光发射器；12、第一调节组件；121、第一XY移动平台；122、第一Z轴移动平台；123、立柱；124、第一测角位移台；125、第一旋转滑台；126、安装座；2、反射模组；21、反射镜；22、第五XY移动平台；3、半透半反射模组；31、第一半透半反射镜；32、第一角度调节模块；33、第四XY移动平台；4、光斑分析模组；41、第一光斑分析仪；42、第二光斑分析仪；43、第三调节组件；431、第三Z轴移动平台；432、第三XY移动平台；433、第三旋转滑台；434、第三测角位移台；5、治具基准模组；51、基准主体；52、过光通孔；511、主体部分；512、打光支架；6、透镜模组；61、第二调节组件；611、支撑柱；612、第二Z轴移动平台；613、第二XY移动平台；614、第二测角位移平台；615、第二旋转滑台；62、透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

参照图1-图9所示，本发明的一种治具校准装置，包括，

激光发射模组1，激光发射模组1包括激光发射器11；

反射模组2，反射模组2包括反射镜21，反射镜21设置于激光发射器11的一侧；

半透半反射模组3，半透半反射模组3包括第一半透半反射镜31，第一半透半反射镜31设置于激光发射器11和反射镜21之间,且由激光发射器11发射的光束穿过第一半透半反射镜31射向反射镜21；

光斑分析模组4，光斑分析模组4包括第一光斑分析仪41和第二光斑分析仪42，第一光斑分析仪41用于接收第一半透半反射镜31反射的光束，第二光斑分析仪42用于接收反射镜21反射的光束；

治具基准模组5，治具基准模组5设置有两组，治具基准模组5均包括基准主体51，基准主体51用于设置在待测试的治具上，基准主体51上开设有过光通孔52，基准主体51上设置有与过光通孔52同轴的第二半透半反射镜，且其中的一个基准主体51设置于第一半透半反射镜31和第一光斑分析仪41之间，另一个基准主体51设置于反射镜21和第二光斑分析仪42之间。

本发明的治具校准装置，通过光学原理对治具进行校准，具有很高的定位精确性，能够保证不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态保持一致，能够提高产品的质量；本发明的治具校准装置不受被校准产品的外形和光学参数的限制，具有较高的通用性，且安装及调试简便，校准过程简单，能够降低工作人员安装调试及校准过程所用的时间，提高生产的效率。

更优的，可以根据实际的需求，沿激光发射器11发射的光束方向，在反射模组2和激光发射模组1之间间隔设置多组半透半反射模组3，这样就可以通过本发明的治具校准装置同时校准更多个不同工位的治具。

参照图1和图4所示，进一步的，激光发射模组1还包括第一调节组件12，第一调节组件12包括第一XY移动平台121、第一Z轴移动平台122和立柱123，第一Z轴移动平台122设置于立柱123上，第一Z轴移动平台122上设置有安装板，第一XY移动平台121连接在安装板上，且第一XY移动平台121上连接有第一测角位移台124，第一测角位移台124连接有第一旋转滑台125，第一旋转滑台125上设置有安装座126，激光发射器11设置于安装座126上。具体的，第一Z轴移动平台122水平连接在立柱123的顶部，第一Z轴移动平台122的输出端水平连接有安装板，第一XY移动平台121设置在安装板上，第一测角位移台124连接在第一XY移动平台121的输出端，第一旋转滑台125连接在第一测角位移台124的输出端，第一旋转滑台125的输出端安装有安装座126，激光发射器11水平连接在安装座126上。可以想到的是，通过第一调节组件12可以对激光发射器11进行X轴、Y轴和Z轴方向的位置调整，同时通过第一旋转滑台125和第一测角位移台124还可以对激光发射器11进行水平面和竖直平面内的角度调整，方便工作人员进行前期的调整安装工作。

进一步的，安装座126呈凹字形，其包括两个相互平行的立板以及垂直连接在两立板之间的横板，任一立板上开设有与横板平行的第一安装孔，另一立板上开设有与第一安装孔同轴的第二安装孔，激光发射器11同轴连接在第一安装孔中，且激光发射器11的输出端靠近第二安装孔。具体的，安装座126的横板与第一旋转滑台125连接，安装座126的两个立板上分别垂直开设有第一安装孔和第二安装孔，且第一安装孔和第二安装孔同轴，激光发射器11同轴设置在第一安装孔中；操作时，激光发射器11发射的光束同轴穿过第二安装孔。

参照图7所示，进一步的，基准主体51包括主体部分511和打光支架512，主体部分511上开设有在其长度方向上延伸的第一通孔，打光支架512设置有两个，两打光支架512分别同轴设置于主体部分511的两端，且两打光支架512上分别设置有与第一通孔同轴的第二通孔和第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔组成过光通孔52。具体的，第二半透半反射镜可以连接在主体部分511或者任一打光支架512上，第二半透半反射镜也可以同轴设置在第一通孔/第二通孔/第三通孔中。

参照图8所示，进一步的，还包括透镜模组6，透镜模组6设置于光斑分析模组4和治具基准模组5之间，透镜模组6包括第二调节组件61和透镜62，第二调节组件61包括支撑柱611和第二Z轴移动平台612，第二Z轴移动平台612设置于支撑柱611上，第二Z轴移动平台612上设置有第二XY移动平台613，第二XY移动平台613上设置有第二测角位移平台614，第二测角位移平台614上设置有第二旋转滑台615，第二旋转滑台615上连接有透镜安装板，透镜62安装在透镜安装板上。具体的，在各个光斑分析仪以及与各光斑分析仪对应的治具之间设置透镜模组6，通过透镜模组6的透镜62能够对反射来的光束进行过滤，利于光斑分析仪对光束进行接收和分析。

参照图6所示，进一步的，第一光斑分析仪41和第二光斑分析仪42均连接有第三调节组件43，所述第三调节组件43包括第三Z轴移动平台431，第三Z轴移动平台431上设置有第三XY移动平台432，第三XY移动平台432上设置有第三测角位移台434，第三测角位移台434上设置有第三旋转滑台433，第一光斑分析仪41/所述第二光斑分析仪42设置于第三旋转滑台433上。具体的，第一光斑分析仪41和第二光斑分析仪42通过第三调节组件43可以进行位置和角度的调整，方便操作人员进行安装和调试。

参照图3所示，进一步的，半透半反射模组3还包括第一角度调节模块32和第四XY移动平台33，第一角度调节模块32设置于第四XY移动平台33上，第一半透半反射镜31设置于第一角度调节模块32上。具体的，第一角度调节模块32包括固定板和调节板，固定板通过连接板安装在第四XY移动平台33的输出端，调节板平行于固定板设置，调节板与固定板之间具有一定的间隔，且固定板和调节板之间垂直连接有多个相互平行的弹性件，弹性件处于伸长状态，同时固定板朝向调节板的一面上设置有球形件，调节板朝向固定板的一面上设置有与球形件相匹配的球形凹槽，且固定板对向的两个角上分别设置有一个与固定板垂直的螺纹通孔，两螺纹通孔中均螺纹连接有一个调节杆，调节杆背离调节板的一端均连接有拧动把手。可以想到的是，通过拧动两个调节杆可以使调节板以球形件为转动点进行一定范围的角度调整，方便工作人员对第一半透半反射镜31进行安装和调试

进一步的，反射模组2还包括第五XY移动平台22，第五XY移动平台22上设置有第二角度调节模块，反射镜21设置于第二角度调节模块上。具体的，第二角度调节模块的结构与第一角度调节模块32的结构相同；可以想到的是，在反射镜21上连接第二角度调节模块，能够方便对反射镜21进行角度的调整，方便安装和调试，提高校准的效率。

参照图1和图2所示，进一步的，第一半透半反射镜31和反射镜21与激光发射器11发射的光束之间的夹角为45°。

实施例二

一种治具校准方法，应用如上述任意一项的治具校准装置对不同工位的治具进行校准，包括，

步骤S1：通过激光发射器11向第一半透半反射镜31发射一道光束，使得光束经第一半透半反射镜31向第一光斑分析仪41的位置反射，同时有一部分光束透过第一半透半反射镜31被反射镜反射向第二光斑分析仪42；

步骤S2：对第一光斑分析仪41和第二光斑分析仪42进行位置调整，使得第一光斑分析仪41和第二光斑分析仪42上的光斑均位于其中心；

步骤S3：将两个基准主体51分别夹持在两个待校准治具的夹持位置，调整两个治具的位置，使得经第一半透半反射镜31反射的光束穿过与其对应的基准主体51上的过光通孔52而射向第一光斑分析仪41的中心，同时经反射镜21反射的光束穿过与其对应的基准主体51上的过光通孔52而射向第二光斑分析仪42的中心；

步骤S4：光束在穿过两个基准主体51时，两基准主体51上的第二半透半反射镜会将一部分光束反射回去，判断两第二半透半反射镜反射的光束是否原路返回并与激光发射器11发射的光束重合，若重合则证明治具校准完成，若不重合则对治具进行调整直至重合。

本发明的治具校准方法，具体通过射出的光束和发射回的光束双向确认治具的位置和姿态，通过光学原理对治具进行校准，具有很高的定位精确性，能够保证不同工位的治具之间的相对位置和治具姿态保持一致，能够提高产品的质量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种治具校准装置，其特征在于，包括，

激光发射模组，所述激光发射模组包括激光发射器；

反射模组，所述反射模组包括反射镜，所述反射镜设置于所述激光发射器的一侧；

半透半反射模组，所述半透半反射模组包括第一半透半反射镜，所述第一半透半反射镜设置于所述激光发射器和所述反射镜之间,且由所述激光发射器发射的光束穿过所述第一半透半反射镜射向所述反射镜；

光斑分析模组，所述光斑分析模组包括第一光斑分析仪和第二光斑分析仪，所述第一光斑分析仪用于接收所述第一半透半反射镜反射的光束，所述第二光斑分析仪用于接收所述反射镜反射的光束；

治具基准模组，所述治具基准模组设置有两组，所述治具基准模组均包括基准主体，所述基准主体用于设置在待测试的治具上，所述基准主体上开设有过光通孔，所述基准主体上设置有与所述过光通孔同轴的第二半透半反射镜，且其中的一个所述基准主体设置于所述第一半透半反射镜和所述第一光斑分析仪之间，另一个所述基准主体设置于所述反射镜和所述第二光斑分析仪之间。

2.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述激光发射模组还包括第一调节组件，所述第一调节组件包括第一XY移动平台、第一Z轴移动平台和立柱，所述第一Z轴移动平台设置于所述立柱上，所述第一Z轴移动平台上设置有安装板，所述第一XY移动平台连接在所述安装板上，且所述第一XY移动平台上连接有第一测角位移台，所述第一测角位移台连接有第一旋转滑台，所述第一旋转滑台上设置有安装座，所述激光发射器设置于所述安装座上。

3.根据权利要求2所述的治具校准装置，其特征在于：所述安装座呈凹字形，其包括两个相互平行的立板以及垂直连接在两立板之间的横板，任一所述立板上开设有与所述横板平行的第一安装孔，另一所述立板上开设有与所述第一安装孔同轴的第二安装孔，所述激光发射器同轴连接在所述第一安装孔中，且所述激光发射器的输出端靠近所述第二安装孔。

4.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述基准主体包括主体部分和打光支架，所述主体部分上开设有在其长度方向上延伸的第一通孔，所述打光支架设置有两个，两所述打光支架分别同轴设置于所述主体部分的两端，且两所述打光支架上分别设置有与所述第一通孔同轴的第二通孔和第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔组成所述过光通孔。

5.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：还包括透镜模组，所述透镜模组设置于所述光斑分析模组和所述治具基准模组之间，所述透镜模组包括第二调节组件和透镜，所述第二调节组件包括支撑柱和第二Z轴移动平台，所述第二Z轴移动平台设置于所述支撑柱上，所述第二Z轴移动平台上设置有第二XY移动平台，所述第二XY移动平台上设置有第二测角位移平台，所述第二测角位移平台上设置有第二旋转滑台，所述第二旋转滑台上连接有透镜安装板，所述透镜安装在所述透镜安装板上。

6.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪均连接有第三调节组件，所述第三调节组件包括第三Z轴移动平台，所述第三Z轴移动平台上设置有第三XY移动平台，所述第三XY移动平台上设置有第三测角位移台，所述第三测角位移台上设置有第三旋转滑台，所述第一光斑分析仪/所述第二光斑分析仪设置于所述第三旋转滑台上。

7.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述半透半反射模组还包括第一角度调节模块和第四XY移动平台，所述第一角度调节模块设置于所述第四XY移动平台上，所述第一半透半反射镜设置于所述第一角度调节模块上。

8.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述反射模组还包括第五XY移动平台，所述第五XY移动平台上设置有第二角度调节模块，所述反射镜设置于所述第二角度调节模块上。

9.根据权利要求1所述的治具校准装置，其特征在于：所述第一半透半反射镜和所述反射镜与所述激光发射器发射的光束之间的夹角为45°。

10.一种治具校准方法，应用如权利要求1-9任意一项所述的治具校准装置对不同工位的治具进行校准，其特征在于：包括，

步骤S1：通过所述激光发射器向所述第一半透半反射镜发射一道光束，使得光束经所述第一半透半反射镜向所述第一光斑分析仪的位置反射，同时有一部分光束透过所述第一半透半反射镜被所述反射镜反射向第二光斑分析仪；

步骤S2：对所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪进行位置调整，使得所述第一光斑分析仪和所述第二光斑分析仪上的光斑均位于其中心；

步骤S3：将两个所述基准主体分别夹持在两个待校准治具的夹持位置，调整两个治具的位置，使得经所述第一半透半反射镜反射的光束穿过与其对应的基准主体上的过光通孔而射向第一光斑分析仪的中心，同时经所述反射镜反射的光束穿过与其对应的基准主体上的过光通孔而射向第二光斑分析仪的中心；

步骤S4：光束在穿过两个基准主体时，两基准主体上的第二半透半反射镜会将一部分光束反射回去，判断两第二半透半反射镜反射的光束是否原路返回并与激光发射器发射的光束重合，若重合则证明治具校准完成，若不重合则对治具进行调整直至重合。

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