CN1285884C - 平台平面度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用光学仪器测量大型平台平面度的测量方法，将平面扫描仪架在被测平台上，目标I、目标II、目标III围绕测微准直望远镜放置，且平行于支脚AC和BC的连线，把光学头转向目标I，并把望远镜调焦到目标I上，调整支脚B的调整螺钉，使望远镜十字线初步对准目标I上条纹。再转向目标III调整扫描仪的测微鼓轮，使目标III接近望远镜十字线。光学头转向目标II，调整支脚A的调整螺钉，使望远镜十字线与目标II对中，经反复调整支脚高度和测微鼓轮，使望远镜十字线与三目标精确对中，建立了基准面，将目标IV放在要测量位置，用平面扫描仪的光学测微器读出该位置对基准面的偏差。本发明适合大型平台的平面度测量，通用性强、速度快、测量精度高。

Description

平台平面度测量方法

(一)技术领域

本发明涉及平面度的测量方法，特别涉及用光学仪器测量大型平台平面度的测量方法。

(二)背景技术

平台是被加工件按图样尺寸划线，也是整机、部件装配时找正或焊装的基准面，尤其现代化船舶制作中这个基准面的建立非常重要，平台直接影响被加工件、装配精度和装焊质量，高质量的焊接结构件按工艺要求装焊后的部件平面度±0.25mm，作为基准面的平台平面度±0.15mm。

以前，对此类平台平面度的检测采用水碗连通器测平法，由于水碗内空气不易排净，直观误差就可达2-3mm，又由于操作水平不等，检测的精度也各有差别，人为因素对测量精度的影响无法克服，以上的测量方法与高质量船舶制造要求相差甚远，因此急需一种先进的测量方法取而代之。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种适合工厂大型平台的光学测量平面度的方法。

采用的技术方案是：

本发明是根据光学原理进行测量，通过平面扫描仪和下列测量方法实现的。

平面扫描仪是沿所设光路依次设有测微准直望远镜、回转光学直角头、光学测微器及目标。回转光学直角头可使测微准直望远镜光学视线转折90°±1″经光学测微器至目标，以扫描出基准面。上述的平面扫描仪设有一个带有可调平的ABC三个支脚的平面扫描仪安装架，测微准直望远镜安装在平面扫描仪安装架上部筒内，由回转光学直角头和光学测微器组成一个光学头，光学头安装在平面扫描仪安装架下部的轴承上可作360°转动，光学测微器可使测微平板玻璃绕自身的中心轴线转动，从而可以进行微小位移的测量，用以读出被测点目标对基准视线的偏差。平面扫描仪设有四个相同的目标，目标图案上有一条宽度不同的台阶式条纹的目标带，根据测量距离选择条纹宽度，目标条纹均平行于目标底座，且高度相同。

平台平面度测量方法，包括下列步骤：

1、将平面扫描仪架设在被测量的平台上，第一目标I、第二目标II、第三目标III围绕测微准直望远镜放置，而且第一目标I和第三目标III的目标底座平行于支脚A与支脚C的连线AC，第二目标II的目标底座平行于支脚B与支脚C的连线BC，将光学头转向第一目标I，并把测微准直望远镜调焦到第一目标I上，然后通过调整支脚B的调整螺钉，使测微准直望远镜十字线初步地对准第一目标I上目标带的条纹图案。

2、将光学头转向第三目标III，并检查第三目标III上目标带是否相当接近于测微准直望远镜的十字线，如果相差较远，则转动平面扫描仪的测微鼓轮，使第三目标III上目标带接近于测微准直望远镜的十字线。然后重复进行对第一目标I的第1项调整。

3、将光学头转向第二目标II，把测微准直望远镜调焦到第二目标II上，通过调整支脚A的调整螺钉，使测微准直望远镜十字线与第二目标II对中。

4、转动光学头，重新瞄准第一目标I，然后精调支脚B的调整螺钉，使所选定宽度的目标带与测微准直望远镜十字线对中。

5、再把光学头转向第三目标III，把测微准直望远镜调焦到第三目标III上，然后转动平面扫描仪的测微鼓轮。使所选定宽度的目标带与测微准直望远镜的十字线对中，得出光学测微器这次变化量，然后把测微鼓轮又调回它所转过刻度值的一半，最后重新调整支脚B的调整螺钉，使第三目标III精确地与测微准直望远镜的十字线对中，这里特别要指出的是在转动测微鼓轮前应注意光学测微器原来读数。

6、反复瞄准第一目标I和第三目标III，调整平面扫描仪的测微鼓轮和支脚B的调整螺钉，直到二目标都与测微准直望远镜的十字线精确对中为止。然后锁紧支脚B的调整螺钉。

7、瞄准并调焦于第二目标II上，通过调整支脚A的调整螺钉使测微准直望远镜的十字线与第二目标II精确对中，并锁紧支脚A的调整螺钉。

8、重新瞄准观察三目标，检查三者是否均与测微准直望远镜的十字线对中，如果均对中，则基准面也就建立好了。

9、当基准面建立后，就可进行平台平面度的测量了，此时把第四目标IV放在要测量的位置上，然后用平面扫描仪的光学测微器读出该位置对基准平面的偏差。

10、按步骤9在需要测量的位置上逐点进行测量，这样平台的平面度就可以被测量出，所测对基准面的偏差数据标注在测点分布图上，由分布图上找出最大偏差值和最小偏差值，经计算得出平面度，即：

Δ＝最大偏差值-最小偏差值。

上述的目标带为一条宽度不同的台阶式条纹，台阶式条纹宽度依次为3.05mm、1.25mm、0.64mm、0.31mm、0.13mm、0.05mm，根据测量距离远近选用不同宽度，当测量距离大于30m时选用3.05mm宽，当测量距离小于5m时选用0.05mm宽。

上述的光学测微器的刻度范围为±1.4mm，当测量时超出光学测微器测量范围时，可用目标带上的台阶条纹已知宽度尺寸进行比较测量。

上述的目标图案上标注有垂直于坐标轴的箭头10，便于判别所测偏差高于或低于基准面，防止对测量结果作错误解释。

上述的目标的底座中装有磁脚，防止测量过程中串动。

本发明适合工厂的大型平台的平面度测量，通用性强，测量速度快，测量精度高，有利于产品质量的提高。

(四)附图说明

图1为平面扫描仪和目标的布置图。

图2为平面扫描仪测量示意图。

图3为平面扫描仪光路示意图。

图4为平台平面度实测数据图。

(五)具体实施方式

平台平面度测量，将平面扫描仪和目标如图1和图2布置，平面扫描仪安装架1架设在所测16×6米的平台6上，平面扫描仪安装架1由ABC三个支脚支撑，其中A和B支脚是高低可调的，可调支脚位于直角位置的两个方向上，三个支脚分别放在三个带磁性的垫块7上。测微准直望远镜2插入平面扫描仪安装架1上部筒内，光学头5安装在平面扫描仪安装架1下部的轴承上，可作360°转动，光学头5内装回转光学直角头3和光学测微器4，调整光学架回转轴线和测微准直望远镜光学视线的重合性，调整后在测量过程中，测微准直望远镜2在平面扫描仪安装架1内的位置和测微准直望远镜2的测微鼓轮不再变动。第一目标I、第二目标II、第三目标III围绕测微准直望远镜2放置，而且第一目标I和第三目标III的条纹图案平行于支脚A与支脚C的连线AC，第二目标II的条纹图案平行于支脚B与支脚C的连线BC，平面扫描仪和目标布置好后，按下列步骤进行测量：

1、将光学头5转向第一目标I，并把测微准直望远镜2调焦到第一目标I上，然后通过调整支脚B的调整螺钉，使测微准直望远镜2十字线初步地对准第一目标I上的宽度为0.64mm的目标带9图案上。

2、将光学头5转向第三目标III，并检查第三目标III是否相当接近于测微准直望远镜2的十字线，如果相差，则转动平面扫描仪的测微鼓轮8，使第三目标III接近于测微准直望远镜2的十字线。然后重复进行对第一目标I的第1项调整。

3、将光学头5转向第二目标II，把测微准直望远镜2调焦到第二目标II上，通过调整支脚A的调整螺钉，使测微准直望远镜2十字线与第二目标II对中。

4、转动光学头5，重新瞄准第一目标I，然后精调支脚B的调整螺钉，使所选定的0.64mm宽度的目标带9与测微准直望远镜2十字线对中。

5、再把光学头转向第三目标III，把测微准直望远镜2调焦到第三目标III上，然后转动平面扫描仪的测微鼓轮8。使所选定的0.64mm宽度的目标带9与测微准直望远镜2的十字线对中，得出光学测微器4这次变化量，然后把测微鼓轮8又调回它所转过刻度值的一半，最后重新调整支脚B的调整螺钉，使第三目标III精确地与测微准直望远镜的十字线对中，这里特别要指出的是在转动测微鼓轮8前应注意光学测微器4原来读数。

6、反复瞄准第一目标I和第三目标III，调整平面扫描仪的测微转轮8和支脚B的调整螺钉，直到二目标都与测微准直望远镜2的十字线精确对中为止。然后锁紧支脚B的调整螺钉。

7、瞄准并调焦于第二目标II上，通过调整支脚A的调整螺钉使测微准直望远镜2的十字线与第二目标II精确对中，并锁紧支脚A的调整螺钉。

8、重新瞄准观察三目标，检查三者是否均与测微准直望远镜2的十字线对中，如果均对中，则基准面也就建立好了。

9、当基准面建立后，就可进行平台平面度的测量了，此时把第四目标IV放在要测量的位置上，然后用平面扫描仪的光学测微器4读出该位置对基准平面的偏差。

10、按步骤9在需要测量的位置上逐点进行测量，这样平台6的平面度就可以被测量出，所测对基准面的偏差数据标注在测点分布图(见图4)，由分布图上找出最大偏差值和最小偏差值，经计算得出平面度，即：

Δ＝最大偏差值-最小偏差值。

Δ＝0.14-(-0.14)＝0.28mm

Claims (5)

1、平台平面度测量方法，其特征包括下列步骤：

A、将平面扫描仪架设在被测量的平台(6)上，第一目标(I)、第二目标(II)、第三目标(III)围绕测微准直望远镜(2)放置，而且第一目标(I)和第三目标(III)的目标底座平行于第一支脚(A)与第三支脚(C)的连线AC，第二目标(II)的目标底座平行于第二支脚(B)与第三支脚(C)的连线BC，将光学头(5)转向第一目标(I)，并把测微准直望远镜(2)调焦到第一目标(I)上，然后通过调整第二支脚(B)的调整螺钉，使测微准直望远镜(2)十字线初步地对准第一目标(I)上目标带(9)的条纹图案；

B、将光学头(5)转向第三目标(III)，并检查第三目标(III)上目标带(9)是否相当接近于测微准直望远镜(2)的十字线，如果第三目标(III)上的目标带和测微准直望远镜(2)的十字线相差较远，则转动平面扫描仪的测微鼓轮(8)，使第三目标(III)上目标带(9)接近于测微准直望远镜(2)的十字线，然后再把光学头(5)转向第一目标(I)，重复进行对第一目标(I)的A步骤所述调整；

C、将光学头(5)转向第二目标(II)，把测微准直望远镜(2)调焦到第二目标(II)上，通过调整第一支脚(A)的调整螺钉，使测微准直望远镜(2)十字线与第二目标(II)对中；

D、转动光学头(5)，重新瞄准第一目标(I)，然后精调第二支脚(B)的调整螺钉，使所选定宽度的目标带(9)与测微准直望远镜(2)十字线对中；

E、再把光学头(5)转向第三目标(III)，把测微准直望远镜(2)调焦到第三目标(III)上，然后转动平面扫描仪的测微鼓轮(8)，使所选定宽度的目标带(9)与测微准直望远镜(2)的十字线对中，得出光学测微器(4)这次变化量，然后把测微鼓轮(8)又调回它所转过刻度值的一半，最后重新调整第二支脚(B)的调整螺钉，使第三目标(III)精确地与测微准直望远镜的十字线对中；

F、反复瞄准第一目标(I)和第三目标(III)，调整平面扫描仪的测微鼓轮(8)和第二支脚(B)的调整螺钉，直到二目标都与测微准直望远镜(2)的十字线精确对中为止，然后锁紧第二支脚(B)的调整螺钉；

G、测微准直望远镜(2)瞄准并调焦于第二目标(II)上，通过调整第一支脚(A)的调整螺钉使测微准直望远镜(2)的十字线与第二目标(II)精确对中，并锁紧第一支脚(A)的调整螺钉；

H、重新瞄准观察三目标，检查三者是否均与测微准直望远镜(2)的十字线对中，如果均对中，则完成了基准面的建立；

I、当基准面建立后，就可进行平台平面度的测量了，此时把第四目标(IV)放在要测量的位置上，然后用平面扫描仪的光学测微器(4)读出该位置对基准面的偏差；

J、按步骤I在需要测量的位置上逐点进行测量，这样平台(6)的平面度就可以被测量出，所测对基准面的偏差数据标注在测点分布图上，由分布图上找出最大偏差值和最小偏差值，经计算得出平面度，即：

Δ＝最大偏差值-最小偏差值。

2、根据权利要求1所述的平台平面度测量方法，其特征在于所述的第一目标(I)、第二目标(II)、第三目标(III)、第四目标(IV)结构均相同，四目标上设有同样的所述目标带(9)、目标带(9)为一条宽度不同的台阶式条纹，台阶条纹平行于目标底座、具有同样高度，其台阶式条纹宽度依次为3.05mm、1.25mm、0.64mm、0.31mm、0.13mm、0.05mm，根据测量距离远近选用不同宽度，当测量距离大于30m时选用3.05mm宽，当测量距离小于5m时选用0.05mm宽。

3、根据权利要求1所述的平台平面度测量方法，其特征在于所述的光学测微器(4)的刻度范围为±1.4mm，当测量时超出光学测微器(4)测量范围时，可用目标带(9)上的台阶条纹已知宽度尺寸进行比较测量。

4、根据权利要求1所述的平台平面度测量方法，其特征在于所述的目标图案上标注有箭头(10)，便于判别所测偏差高于或低于基准面，防止对测量结果作错误解释。

5、根据权利要求1所述的平台平面度测量方法，其特征在于所述的目标的底座中装有磁脚，防止测量过程中串动。

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