CN117029734A - 一种单轴双传感器式平行度检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于计量测试技术领域，公开了一种单轴双传感器式平行度检测装置及其方法，包括工作台，在工作台上设有沿竖直方向设置的气浮导轨，在气浮滑块上设有向左伸出的左支撑臂，在左支撑臂上左右滑动连接有左位移传感器；在气浮滑块上设有向右伸出的右支撑臂，在右支撑臂上左右滑动连接有右位移传感器；本装置不单单实现了对平面平行度以及每个平面的平面度和粗糙度的测量，还实现了圆柱面的圆柱度以及垂直度的测量。

Description

一种单轴双传感器式平行度检测装置及其方法

技术领域

本发明属于计量测试技术领域，特别涉及一种单轴双传感器式平行度检测装置及其方法。

背景技术

目前，常见的平行度测量方法有指示器法、水平基准法、自准直法、干涉法、量规法、三坐标测量法等。每种测量方法都有自己的特点，指示器法只要指打表测量法，该方法的主要问题是测量精度不高，对下垫面平板、人员熟练程度等条件要求较高，例如在 JJG7-2004 《直角尺》中要求检定直角尺的基面间的平行度时，操作繁琐，效率比较低。

三坐标检测是检验工件的一种精密测量方法。广泛应用于机械制造业，汽车工业等现代工业中。三坐标检测就是运用三坐标测量机对工件进行形位公差的检验和测量。判断该工件的误差是不是在公差范围之内。三坐标测量法的特点是测量精度高，但是设备价格昂贵，普及率不高。

现亟需研发一种测量精度高、价格相对低廉的平行度测量装置及其测量方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，而提出了一种单轴双传感器式平行度检测装置及其方法；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种单轴双传感器式平行度检测装置，包括工作台，在工作台上设有沿竖直方向设置的气浮导轨，所述气浮导轨的气浮滑块沿竖直方向滑动，在气浮滑块上设有向左伸出的左支撑臂，在左支撑臂上左右滑动连接有左位移传感器；在气浮滑块上设有向右伸出的右支撑臂，在右支撑臂上左右滑动连接有右位移传感器，其中，左位移传感器和右位移传感器相向布置，在左位移传感器和右位移传感器之间的工作平台上设有待测仪器放置区；在气浮导轨的顶部设有伸出板，在伸出板上安装有两个左右滑动连接的一字线激光器，所述两个一字线激光器射出的一字线激光相互平行且均竖直向下指向待测仪器放置区，在待测仪器放置区的中心位置处设有十字标示线。

优选的，包括信号控制单元，在气浮滑块与气浮导轨之间设有光栅尺传感器用于监测气浮滑块上下滑动的位置，所述光栅尺传感器、左位移传感器、右位移传感器均与信号控制单元信号连接。

优选的，在待测仪器放置区内设有承载转盘，在工作平台内设有用于带动承载转盘转动的伺服电机，在承载转盘中心位置处刻有所述十字标示线。

优选的，绕承载转盘周向设有用于标示转动角度的周向刻度线。

优选的，在承载转盘和工作平台之间设有角度传感器，所述角度传感器、伺服电机的控制单元均与信号控制单元信号连接。

一种基于如上所述的单轴双传感器式平行度检测装置的平行度检测方法，包括如下步骤：

当待检测对象为平面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器和右位移传感器之间的距离，此时，左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：打开顶部的两个一字线激光器，两个一字线激光器发出的一字激光线打在待测仪器放置区内且均与左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相垂直；

步骤C：将待检测计量器具放置在待测仪器放置区内，调整待检测计量器具的位置让待测平面与一字激光线相重合，即要保证左位移传感器和右位移传感器发出的激光垂直照射到待测平面；

步骤D：气浮导轨动作带动左位移传感器和右位移传感器向下运动到起始位置，然后气浮滑块带动左位移传感器和右位移传感器向上运动，此过程中左位移传感器和右位移传感器将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，参考十字标示线，前后移动待检测计量器具确定多个测量点，每个测量点均重复步骤C和步骤D，从而得到关于两个待测平面的多组数据，最终信号控制单元计算出两个待测平面的平行度以及每个平面的平面度和粗糙度。

优选的，当待检测对象为圆柱面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器和右位移传感器之间的距离，此时，左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：将待检测计量器具放置在承载转盘内，根据载转盘上的十字标示线，调整待检测计量器具保证其中心位置与承载盘的中心重合；

步骤C：气浮导轨动作带动左位移传感器和右位移传感器向下运动到起始位置，然后气浮滑块带动左位移传感器和右位移传感器向上运动，此过程中左位移传感器和右位移传感器将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，伺服电机带动承载转盘逐步旋转确定多个测量点，每个测量点均重复步骤B和步骤C，从而得到多组数据，最终信号控制单元计算出圆柱面的圆柱度以及垂直度。

本发明所具有的有益效果为：（1）本发明采用非接触式测量方式，对待测计量器具的两个工作面无损伤影响；

（2）采用左位移传感器和右位移传感器同步运动的测量方式，这样在运动过程中气浮滑的机械运动误差不会对左位移传感器和右位移传感器对比测量造成影响；左位移传感器和右位移传感器的分辨力可达0.1微米、0.02微米；

（3）采用气浮导轨的测量方式，导轨面间是气体润滑，其摩擦系数极小(约为0.0005左右)，故驱动功率可大大降低；因系非接触性摩擦，故导轨磨损极小，寿命长，能长期保持制造精度，减少了维修工作量；气膜具有误差均化作用，可提高导轨运动精度；

（4）气浮导轨长度500mm，总体平行度测量精度控制在1μm以内；

（5）通过待测仪器放置区内的十字标示线和的一字线激光的配合，可以实现待检测计量器具的快速定位以及多个测量位置的快速确定，大大提高了检测效率；

（6）最后，在待测仪器放置区内设置承载转盘，不单单实现了对平面平行度以及每个平面的平面度和粗糙度的测量，还实现了圆柱面的圆柱度以及垂直度的测量。

（7）该非接触式平行度检测方法，操作简单，精度高，测量效率得到了大大提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中沿A-A向的结构示意图之一；

图3为图1中沿A-A向的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1和图2所示，本发明包括工作台1，在工作台1上设有沿竖直方向设置的气浮导轨6，所述气浮导轨6的气浮滑7块沿竖直方向滑动，在气浮滑块7上设有向左伸出的左支撑臂3，在左支撑臂3上左右滑动连接有左位移传感器2；在气浮滑块7上设有向右伸出的右支撑臂8，在右支撑臂8上左右滑动连接有右位移传感器9，其中，左位移传感器2和右位移传感器9相向布置，本实施例中的左位移传感器2和右位移传感器9可以选择非接触式的激光位移传感器，也可以选择接触式线位移传感器，在左位移传感器2和右位移传感器9之间的工作平台1上设有待测仪器放置区10；在气浮导轨6的顶部设有伸出板4，在伸出板4上安装有两个左右滑动连接的一字线激光器6，所述两个一字线激光器5射出的一字线激光12相互平行且均竖直向下指向待测仪器放置区10，在待测仪器放置区10的中心位置处设有十字标示线11。

包括信号控制单元，在气浮滑块7与气浮导轨6之间设有光栅尺传感器用于监测气浮滑块7上下滑动的位置，所述光栅尺传感器、左位移传感器2、右位移传感器9均与信号控制单元信号连接。

如图3所示，还可在待测仪器放置区10内设有承载转盘13，在工作平台1内设有用于带动承载转盘13转动的伺服电机，在承载转盘13中心位置处刻有所述十字标示线14；绕承载转盘13周向设有用于标示转动角度的周向刻度线15。同时还可以在承载转盘13和工作平台1之间设有角度传感器，所述角度传感器、伺服电机的控制单元均与信号控制单元信号连接。

基于如上所述的单轴双传感器式平行度检测装置的平行度检测方法，包括如下步骤：

当待检测对象为平面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器2和右位移传感器9之间的距离并固定，此时，左位移传感器2和右位移传感器9发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：打开顶部的两个一字线激光器5，两个一字线激光器5发出的一字激光线12打在待测仪器放置区10内且均与左位移传感器2和右位移传感器9发出的激光互相垂直；

步骤C：将待检测计量器具放置在待测仪器放置区10内，调整待检测计量器具的位置让待测平面与一字激光线12相重合，即要保证左位移传感器2和右位移传感器9发出的激光垂直照射到待测平面；

步骤D：气浮导轨6动作带动左位移传感器2和右位移传感器9向下运动到起始位置，然后气浮滑块7带动左位移传感器2和右位移传感器9向上运动，此过程中左位移传感器2和右位移传感器9将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块7的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，参考十字标示线11，前后多次移动待检测计量器具确定多个测量点，每个测量点均重复步骤C和步骤D，从而得到关于两个待测平面的多组数据，最终信号控制单元计算出两个待测平面的平行度以及每个平面的平面度和粗糙度。

如图1和图3所示，当待检测对象为圆柱面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器2和右位移传感器9之间的距离并固定，此时，左位移传感器2和右位移传感器9发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：将待检测计量器具放置在承载转盘13内，根据载转盘13上的十字标示线14，调整待检测计量器具保证其中心位置与承载盘13的中心重合；

步骤C：气浮导轨6动作带动左位移传感器2和右位移传感器9向下运动到起始位置，然后气浮滑块7带动左位移传感器2和右位移传感器9向上运动，此过程中左位移传感器2和右位移传感器9将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块7的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，伺服电机带动承载转盘13逐步旋转多个角度确定多个测量点，每个测量点均重复步骤B和步骤C，从而得到多组数据，最终信号控制单元计算出圆柱面的圆柱度以及垂直度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种单轴双传感器式平行度检测装置，包括工作台，其特征在于，在工作台上设有沿竖直方向设置的气浮导轨，所述气浮导轨的气浮滑块沿竖直方向滑动，在气浮滑块上设有向左伸出的左支撑臂，在左支撑臂上左右滑动连接有左位移传感器；在气浮滑块上设有向右伸出的右支撑臂，在右支撑臂上左右滑动连接有右位移传感器，其中，左位移传感器和右位移传感器相向布置，在左位移传感器和右位移传感器之间的工作平台上设有待测仪器放置区；在气浮导轨的顶部设有伸出板，在伸出板上安装有两个左右滑动连接的一字线激光器，所述两个一字线激光器射出的一字线激光相互平行且均竖直向下指向待测仪器放置区，在待测仪器放置区的中心位置处设有十字标示线。

2.根据权利要求1所述的单轴双传感器式平行度检测装置，其特征在于，包括信号控制单元，在气浮滑块与气浮导轨之间设有光栅尺传感器用于监测气浮滑块上下滑动的位置，所述光栅尺传感器、左位移传感器、右位移传感器均与信号控制单元信号连接。

3.根据权利要求1或2所述的单轴双传感器式平行度检测装置，其特征在于，在待测仪器放置区内设有承载转盘，在工作平台内设有用于带动承载转盘转动的伺服电机，在承载转盘中心位置处刻有所述十字标示线。

4.根据权利要求3所述的单轴双传感器式平行度检测装置，其特征在于，绕承载转盘周向设有用于标示转动角度的周向刻度线。

5.根据权利要求4所述的单轴双传感器式平行度检测装置，其特征在于，在承载转盘和工作平台之间设有角度传感器，所述角度传感器、伺服电机的控制单元均与信号控制单元信号连接。

6.一种基于如权利要求1至5任一项所述的单轴双传感器式平行度检测装置的平行度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

当待检测对象为平面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器和右位移传感器之间的距离，此时，左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：打开顶部的两个一字线激光器，两个一字线激光器发出的一字激光线打在待测仪器放置区内且均与左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相垂直；

步骤C：将待检测计量器具放置在待测仪器放置区内，调整待检测计量器具的位置让待测平面与一字激光线相重合，即要保证左位移传感器和右位移传感器发出的激光垂直照射到待测平面；

步骤D：气浮导轨动作带动左位移传感器和右位移传感器向下运动到起始位置，然后气浮滑块带动左位移传感器和右位移传感器向上运动，此过程中左位移传感器和右位移传感器将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，参考十字标示线，前后移动待检测计量器具确定多个测量点，每个测量点均重复步骤C和步骤D，从而得到关于两个待测平面的多组数据，最终信号控制单元计算出两个待测平面的平行度以及每个平面的平面度和粗糙度。

7.根据权利要求6所述的平行度检测方法，其特征在于，当待检测对象为圆柱面时：

步骤A：根据待检测计量器具的尺寸，调节左位移传感器和右位移传感器之间的距离，此时，左位移传感器和右位移传感器发出的激光互相重合在一条直线上；

步骤B：将待检测计量器具放置在承载转盘内，根据载转盘上的十字标示线，调整待检测计量器具保证其中心位置与承载盘的中心重合；

步骤C：气浮导轨动作带动左位移传感器和右位移传感器向下运动到起始位置，然后气浮滑块带动左位移传感器和右位移传感器向上运动，此过程中左位移传感器和右位移传感器将实时监测到的数据信息传递给信号控制单元，光栅尺传感器也将实时检测到的气浮滑块的位置信息传递给信号控制单元；

步骤E：然后，伺服电机带动承载转盘逐步旋转确定多个测量点，每个测量点均重复步骤B和步骤C，从而得到多组数据，最终信号控制单元计算出圆柱面的圆柱度以及垂直度。