CN201392182Y - 基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置，涉及精密检测装置技术领域；本实用新型包括机架、固定在待测导轨的滑动座上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆距离的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；本技术方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺距误差等问题，受外界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的检测要求，且结构简单，生产成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密检测装置技术领域，尤其涉及基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置。
背景技术
随着制造技术的不断进步，精密制造及检测技术应用越来越广泛。如机床精度校准，精密导轨偏角测量，高精度小位移测量，热变形测量，微调装置精度校准等。
在微小位移、角位移测量领域，通常通过对微小位移或角度进行放大，从而达到精确测量的目的。现有技术中，通过机械传动放大的方法对待测导轨的偏摆进行测量，如使用百分表、螺旋测微仪等；百分表一般采用齿轮、齿条装置将微小量进行放大。由于机械传动放大的方法不可避免地会出现传动间隙，螺距误差等问题，现有技术受外界环境因素影响大，精度不够高，无法满足精密设备的检测要求。
实用新型内容
本实用新型提供一种精度高、结构简单的基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置。
基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置，包括机架、固定在待测导轨的滑动座上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆距离的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，偏摆距离＝线形光源变化长度×(1/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数＝档光板与线形光源的垂直距离/档光板与摄像头的垂直距离。
其中，档光板通过支持杆设置在滑动座上。
其中，档光板滑动设置在支持杆上。
其中，档光板设置在机架上。
其中，档光板滑动设置在机架上。
其中，光杠杆放大倍数不小于50。
其中，摄像头为光功率计。
其中，机架上垂直设置有刻度尺。
其中，数据处理设备为电脑或单片机。
其中，线形光源滑动设置在机架上。
从以上的技术方案可以看出，本实用新型包括机架、固定在待测导轨的滑动座上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆距离的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，偏摆距离＝线形光源变化长度×(1/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数＝档光板与线形光源的垂直距离/档光板与摄像头的垂直距离。本技术方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺距误差等问题，本实用新型放大倍数可以非常方便调节，适用范围广，受外界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的检测要求，且结构简单，生产成本低。
附图说明
图1为本实用新型检测没有偏摆时的结构示意图；
图2为本实用新型检测发生偏摆时的结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
一种基于光杠杆的导轨15直线偏摆精密检测装置，包括机架10、固定在待测导轨15的滑动座14上的摄像头16、位于摄像头16正上方用于挡住摄像头16一侧的档光板12、位于档光板12正上方设置在机架10上的线形光源11、用于通过摄像头16感应线形光源11而获取线形光源11变化长度和用于计算偏摆距离的数据处理设备17，摄像头16与数据处理设备17电连接；其中，偏摆距离＝线形光源11变化长度×(1/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数＝档光板12与线形光源11的垂直距离/档光板12与摄像头16的垂直距离。当然，根据档光板12与摄像头16的垂直距离、偏摆距离、光杠杆放大倍数这三者的关系，可以算出偏摆角度。本实施例的偏摆包括偏摆距离和偏摆角度，它们有对应关系。
本技术方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺距误差等问题；本实用新型放大倍数可以非常方便调节，适用范围广；受外界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的高精度和大量程的检测要求；采用机器视觉技术，能够自动测量，减少传统测量仪器由于人工读数而引起的误差；且结构简单，生产成本低。
上述摄像头16可以为具有图像分析功能的智能摄像头16；也可以为微电脑组成的摄像头16系统。当然，上述摄像头16可以为光功率计，还可以为其它能够感应线形光源11而获取线形光源11变化长度的设备。上述数据处理设备17可以为电脑或单片机。
本实施例中，档光板12通过支持杆13设置在滑动座14上；为使档光板12与摄像头16的垂直距离可调，档光板12滑动设置在支持杆13上，档光板12可沿支持杆13上下移动。作为另一个实施例，档光板12设置在机架10上；为使档光板12与摄像头16的垂直距离可调，档光板12滑动设置在机架10上；档光板12可沿机架10上下移动。
本实施例中，为使档光板12与线形光源11的垂直距离可调，线形光源11滑动设置在机架10上，线形光源11可沿机架10上下移动。
本实施例中，光杠杆放大倍数＝档光板12与线形光源11的垂直距离/档光板12与摄像头16的垂直距离，通过调节档光板12和/或线形光源11的位置，就可以调整光杠杆放大倍数。对精密设备来说，偏摆往往很小，这就要求有足够大的光杠杆放大倍数，本实施例的光杠杆放大倍数不小于50，优选为100；当然，还可以设置为其它的放大倍数。
本实施例中，机架10上垂直设置有刻度尺18。工作人员参考刻度尺18，可以方便调整档光板12和/或线形光源11的位置，从而实现调整光杠杆放大倍数。
本实施例中，滑动座14某一时刻移动到待测导轨15的某一位置，档光板12挡住摄像头16一侧，摄像头16在该时刻只能感应线形光源11的部分发光长度。滑动座14在待测导轨15上移动，当没有发生偏摆时，摄像头16感应到的线形光源11发光长度恒定不变；当发生偏摆时，摄像头16感应到的线形光源11发光长度发生变化，根据上述公式，偏摆距离＝线形光源11变化长度×(1/光杠杆放大倍数)，可计算出偏摆距离。发生偏摆时，被测导轨15表面偏置角度发生变化，使得摄像头16的光轴发生偏摆，线形光源11的线形方向与偏摆方向一致。
上述偏摆距离的计算公式中，线形光源11变化长度是针对待测导轨15某位置而言的，待测导轨15某位置线形光源11变化长度＝(待测导轨15原位置线形光源11长度-待测导轨15某位置线形光源11长度)，滑动座14运动到待测导轨15的某一位置时，摄像头16在这一时刻感应到该位置的线形光源11发光长度，可以运算出待测导轨15某位置的偏摆距离，滑动座14沿着待测导轨15运动，可以连续地计算出待测导轨15的各个位置的偏摆，从而检测出整条待测导轨15的偏摆。待测导轨15原位置线形光源11长度的定义方法有两种，方法一，为没有发生偏摆时线形光源11的长度，即为基准长度，使用基准长度可以检测出每个时刻的实际偏摆情况，本实施例中采用这种方法；方法二，为上一次摄像头16感应的线形光源11的长度，这种方法表明某时刻相对于上一时刻的偏摆情况；这两种定义方法各有其应用价值。待测导轨15某位置线形光源11变化长度可能是正数或负数，从而说明待测导轨15偏摆方向；图2中所示，档光板12挡住摄像头16的左侧，当线形光源11变化长度是正数时，说明待测导轨15向右下偏摆。
设档光板12与线形光源11的垂直距离为b，档光板12与摄像头16的垂直距离为a，则光杠杆放大倍数f为b/a；设待测导轨15原位置线形光源11长度(这里采用没有发生偏摆的基准长度)为k1，待测导轨15某位置线形光源11长度为k2，则待测导轨15某位置线形光源11变化长度为k1-k2；从而得到偏摆距离h为(k1-k2)×(a/b)，偏摆角度θ为arctan h/a。
对待测导轨15来说，左右偏摆是最重要的参数之一。需要说明的是，滑动座14在导轨15运动时，可以看成一个三维空间，建立三维坐标系，当要同时测试滑动座14在x平面、y平面、z平面的偏摆，可以设置3个相互垂直的摄像头16，相应设置3个档光板12和3个线形光源11；同时测量三个方向偏摆的工作原理与上述工作原理相同，在此不在赘述。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，包括机架、固定在待测导轨的滑动座上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆距离的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，偏摆距离＝(线形光源变化长度)×(1/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数＝(档光板与线形光源的垂直距离)/(档光板与摄像头的垂直距离)。
2.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述档光板通过支持杆设置在所述滑动座上。
3.根据权利要求2所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述档光板滑动设置在所述支持杆上。
4.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述档光板设置在所述机架上。
5.根据权利要求4所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述档光板滑动设置在所述机架上。
6.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述光杠杆放大倍数不小于50。
7.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述摄像头为光功率计。
8.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述机架上垂直设置有刻度尺。
9.根据权利要求1所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述数据处理设备为电脑或单片机。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的导轨直线偏摆精密检测装置，其特征在于，所述线形光源滑动设置在所述机架上。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107677222A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-02-09 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种缸盖火力面直线度测量装置及其测量方法 |
| CN109974596A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-05 | 广东工业大学 | 一种直线位移测量装置 |
| CN114858100A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-05 | 河北维迪自动化技术有限公司 | 直线导轨副精度检测装置及检测方法 |
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