CN207610690U - 一种基于六维调整的反转法直线度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直线度测量装置，具体地说是一种基于六维重复定位的反转法直线度测量装置，包括六维调整平台、反转平尺和微位移传感器。通过六维调整平台，可以实现反转直线的六维姿态调整；反转平尺两端有直线两点标识球，通过微位移传感器测量直线两点标识球确定反转直线位置，实现反转直线反转前后两次高精度重复定位，进一步实现高精度的直线度误差分离测量。

Description

一种基于六维调整的反转法直线度测量装置

技术领域

本实用新型属于几何测量领域，具体涉及一种直线度测量装置，具体指基于六维调整的反转法直线度测量装置。

背景技术

直线度的测量方法主要分为有基准和无基准两大类。有基准的直线度测量方法受限于基准精度，难以在较大尺寸时仍然保持高精度测量。无基准的直线度测量方法基本原理均是误差分离法，反转法即是其中一种误差分离法。从原理上而言反转法的直线度测量精度不受限制，然而实际使用过程中反转直线的重复定位精度会限制误差分离精度，使得反转法直线度测量方法在实际使用时不理想。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于六维调整的反转法直线度测量装置与反转直线标识测量与定位方法，有效解决反转法直线度测量中的重复定位精度问题，进而实现对大尺寸直线度高精度绝对测量。

本实用新型的基于六维调整的反转法直线度测量装置，包括传感器固定臂、传感器安装座组件、微位移传感器、反转平尺组件、六维调整平台，其特征是，所述微位移传感器安装在传感器安装座上，传感器安装座固定在传感器固定臂上，传感器固定臂安装在导轨上，可随导轨移动；所述六维调整平台底座由三个支撑脚和三点支撑平台基板组成，其中两个支撑脚对称分布在三点支撑平台基板一侧，另一个支撑脚分布在三点支撑平台基板另一侧中间；所述六维调整平台主调整体由两个三维微位移台和三个平尺支撑球组成，三维微位移台固定于三点支撑平台基板两侧，两个三维微位移台上基面分别固定1个和2个平尺支撑球；所述反转平尺组件放置于三个平尺支撑球上；反转平尺组件中的反转平尺两端有直线两点标识球。

反转直线六维姿态调整由六维调整平台实现，由底部三个支撑脚和上面两个三维微位移台实现；具体调整过程为：调整底部双支撑脚那一侧的支撑脚，可调整反转平尺滚转角β；同步调整两个三维微位移台,可调整反转平尺x、y、z三个方向的位移；沿x方向调整其中一个三维微位移台，可调整反转平尺偏摆角θ；沿z方向调整其中一个三维微位移台，可调整反转平尺俯仰角α。

反转平尺两端有直线两点标识球，通过球面进行反转直线的位置测量定位。

反转直线的位置测量定位采用以下步骤进行：

A、移动导轨使微位移传感器对准终止点直线两点标识球，调整六维调整平台上面的两个三维微位移台，使直线两点标识球在微位移传感器测量范围内；

B、移动导轨使微位移传感器对准另一端直线两点标识球，调整六维调整平台，使直线两点标识球在微位移传感器测量范围内；

C、移动导轨使微位移传感器测量点处于平尺上，z方向调整两个三维微位移台并观察微位移传感器示值，若示值变化，调整六维调整平台底部支撑脚，直至微位移传感器在竖直方向移动时示值保持不变；

D、移动导轨使微位移传感器对准起始点直线两点标识球，观察微位移传感器示值并沿Z方向调整六维调整平台，使直线两点标识球竖直方向移动，直至调整到微位移传感器示值极小值位置；

E、移动导轨使微位移传感器对准另一端直线两点标识球，重复步骤四操作;

F、移动导轨使微位移传感器对准起始点直线端点标识球并沿导轨运动方向调整六维调整平台，使直线两点标识球沿导轨运动方向小范围移动，直至调整到微位移传感器示值极小值位置。

本实用新型的有益效果是：

1）通过六维调整平台底部三个支撑脚和两个微位移台调整反转平尺的六维位置姿态，结构简单，调整迅速，方便实现反转前后两次高精度重复定位。

2）采用直线两点标识球进行直线定位，反转直线重复定位精度高；

3）使用同一位移传感器实现两次反转直线定位测量和反转直线轮廓测量，减小了反转直线位置测量参照系变化导致的定位误差，提高了反转法直线度误差分离测量的精度。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型图1中2的分解示意图；

图3是本实用新型图1中4、5的分解示意图；

图中：1、传感器固定臂 2、传感器安装座组件 3、蝶形螺母 4、反转平尺组件5、六维调整平台 6、大理石平台 7、导轨 8、压紧螺栓 21、开口夹套 22、螺栓Ⅰ 23、螺母 24、导线槽 25、传感器安装座 26、螺栓Ⅱ 27、微位移传感器 41、反转平尺42、直线两点标识球 43、反转直线 51、平尺支撑球 52、三维微位移台 53、支撑脚54、三点支撑平台基板 55、螺栓Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图1至3对本实用新型装置作详细说明。以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

图1是本实用新型的总体结构示意图，图2是本实用新型图1中2的分解示意图，由图2a和图2b构成传感器安装组件的结构，图中，传感器安装座组件包括开口夹套、螺栓Ⅰ、螺母、导线槽、传感器安装座、螺栓Ⅱ和微位移传感器。图3是本实用新型图1中4、5的分解示意图，由图3a和图3b构成反转平尺组件和六维调整平台的结构，图中，反转平尺组件包括反转平尺、直线两点标识球和反转直线；六维调整平台包括平尺支撑球、三维微位移平台、支撑脚、三点支撑平台基板和螺栓Ⅲ。

在图1~图3中，本实用新型的基于六维调整的反转法直线度测量装置，包括传感器固定臂1、传感器安装座组件2、微位移传感器27、反转平尺组件4、六维调整平台5，其特征是，所述微位移传感器27安装在传感器安装座25上，传感器安装座25通过蝶形螺母3固定在传感器固定臂1上，传感器固定臂1安装在导轨7上，可随导轨移动；所述六维调整平台5底座由三个支撑脚53和三点支撑平台基板54组成，其中两个支撑脚对称分布在三点支撑平台基板54一侧，另一个支撑脚分布在三点支撑平台基板54另一侧中间；所述六维调整平台5主调整体由两个三维微位移台52和三个平尺支撑球51组成，三维微位移台52固定于三点支撑平台基板54两侧，两个三维微位移台52上基面分别固定1个和2个平尺支撑球51；所述反转平尺4放置于三个平尺支撑球51上；反转平尺组件4中的反转平尺41两端有直线两点标识球42。

反转直线六维姿态调整由六维调整平台5实现，由底部三个支撑脚53和上面两个三维微位移台52实现；具体调整过程为：调整底部双支撑脚53那一侧的支撑脚53，可调整反转平尺41滚转角β；同步调整两个三维微位移台52,可调整反转平尺41x、y、z三个方向的位移；沿x方向调整其中一个三维微位移台52，可调整反转平尺41偏摆角θ；沿z方向调整其中一个三维微位移台52，可调整反转平尺41俯仰角α。

反转平尺41两端有直线两点标识球42，通过球面进行反转直线43的位置测量定位。

反转直线43位置测量定位采用以下步骤：

A、移动导轨7使微位移传感器27对准终止点直线两点标识球42，调整六维调整平台5上面的两个三维微位移台52，使直线两点标识球42在微位移传感器27测量范围内；

B、移动导轨7使微位移传感器27对准另一端直线两点标识球42，调整六维调整平台5，使直线两点标识球42在微位移传感器27测量范围内；

C、移动导轨7使微位移传感器27测量点处于平尺上，z方向调整两个三维微位移台52并观察微位移传感器27示值，若示值变化，调整六维调整平台5底部支撑脚53，直至微位移传感器27在竖直方向移动时示值保持不变；

D、移动导轨7使微位移传感器27对准起始点直线两点标识球42，观察微位移传感器27示值并沿Z方向调整六维调整平台5，使直线两点标识球42竖直方向移动，直至调整到微位移传感器27示值极小值位置；

E、移动导轨7使微位移传感器27对准另一端直线两点标识球42，重复步骤四操作;

F、移动导轨7使微位移传感器27对准起始点直线端点标识球42并沿导轨运动方向调整六维调整平台5，使直线两点标识球42沿导轨运动方向小范围移动，直至调整到微位移传感器27示值极小值位置。

本实用新型的基于六维调整的反转法直线度测量装置，使用该装置对反转平尺41上同一条直线进行反转前后两次测量，并通过误差分离可以实现高精度的直线度测量。该装置可同时实现平尺以及导轨的直线度测量。

基于六维调整的反转法直线度测量装置，包括六维调整平台5、反转平尺组件4和微位移传感器27。所述六维调整平台5底部有三个支撑脚53，上面有两个三维微位移台52；所述三维微位移台52用螺栓Ⅲ55固定于六维调整平台5中的三点支撑平台基板54两边，三维微位移台52上有三个平尺支撑球51；所述反转平尺组件4放置于三个平尺支撑球51上，反转平尺组件4中的反转平尺41两端固定有直线两点标识球42，反转平尺41的测量面上有反转直线43；所述微位移传感器27安装在传感器安装座25上，传感器安装座25固定在传感器固定臂1上，传感器固定臂1固定在导轨7上可随导轨移动。

采用本实施方案所述测量装置进行直线度测量的步骤为：

1、反转前直线定位与测量：

①使用时将微位移传感器27通过螺栓Ⅱ26安装于传感器安装座25上，其导线放置于导线槽24中，并用螺栓Ⅰ22和螺母23将开口夹套21固定在导线上；将传感器安装座组件2用蝶形螺母3固定于传感器固定臂1的一侧之上；将传感器固定臂1固定在导轨7上。

②将六维调整平台5放置于大理石平台6上；将装有直线两点标识球42的反转平尺41放置于六维调整平台5顶部的三个平尺支撑球51上，使反转平尺41工作面正对微位移传感器27测量面。

③调整六维调整平台5底部支撑脚53，使反转平尺41测量面与微位移传感器27的测量面平行。

④移动导轨7使微位移传感器27运动至其中一个直线两点标识球42中心位置并静止，调整六维调整平台5上面两个三维微位移台52使直线两点标识球42在微位移传感器27测量范围内。

⑤沿竖直方向调整三维微位移台52至微位移传感器27示值极小位置，此时传感器正对直线两点标识球球心位置。

⑥移动导轨7使微位移传感器27运动到另一侧直线两点标识球42中心位置并静止。

⑦重复上述步骤⑤、⑥。

⑧进行单侧直线轮廓测量。

2、反转后直线定位与测量：

①将传感器安装座25连同微位移传感器27（两者无需进行装拆）取下，固定于传感器固定臂1的另一侧之上。

②将反转平尺41绕y轴反转180°，使反转平尺41测量面正对微位移传感器27测量面。

③重复反转前直线定位与测量的③-⑦。

④进行反转后的直线轮廓测量。

3、数据分析：

对测量数据采用反转法直线度误差分离，可以获得平尺直线度以及导轨竖直面的直线度。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于六维调整的反转法直线度测量装置，包括传感器固定臂（1）、传感器安装座组件（2）、微位移传感器（27）、反转平尺组件（4）、六维调整平台（5），其特征是，所述微位移传感器（27）安装在传感器安装座（25）上，传感器安装座组件（2）固定在传感器固定臂（1）上，传感器固定臂（1）安装在导轨（7）上，可随导轨移动；所述六维调整平台（5）底座由三个支撑脚（53）和三点支撑平台基板（54）组成，其中两个支撑脚对称分布在三点支撑平台基板（54）一侧，另一个支撑脚分布在三点支撑平台基板（54）另一侧中间；所述六维调整平台（5）主调整体由两个三维微位移台（52）和三个平尺支撑球（51）组成，三维微位移台（52）固定于三点支撑平台基板（54）两侧，两个三维微位移台（52）上基面分别固定1个和2个平尺支撑球（51）；所述反转平尺组件（4）放置于三个平尺支撑球（51）上；反转平尺组件（4）中的反转平尺（41）两端有直线两点标识球（42）。

2.根据权利要求1所述的一种基于六维调整的反转法直线度测量装置，其特征在于：反转直线六维姿态调整由六维调整平台（5）实现，由底部三个支撑脚（53）和上面两个三维微位移台（52）实现；具体调整过程为：调整底部双支撑脚（53）那一侧的支撑脚（53），可调整反转平尺（41）滚转角β；同步调整两个三维微位移台（52）,可调整反转平尺（41）x、y、z三个方向的位移；沿x方向调整其中一个三维微位移台（52），可调整反转平尺（41）偏摆角θ；沿z方向调整其中一个三维微位移台（52），可调整反转平尺（41）俯仰角α。

3.根据权利要求1所述的一种基于六维调整的反转法直线度测量装置，其特征在于：反转平尺（41）两端有直线两点标识球（42），通过球面进行反转直线（43）的位置测量定位。