CN110095101A - 一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法，该坐标系标定装置包括柱状零件测量仪的主体部分和基于激光位移传感器的激光头部分。精密转台部件包括，精密转台防护罩、精密转台、三爪卡盘和标准圆环。二维导轨部件包括，水平电动导轨、水平滑座、水平电机、钢架、垂直电机、垂直电动导轨和垂直滑座。激光头部分自上而下依次为激光位移传感器、激光位移传感器转接板、二维角度调节板、激光位移传感器支撑板、手动二维滑台、左侧加强筋、右侧加强筋、L型支撑板和螺纹通孔。本发明能够有效地消除由制造误差和安装误差引起的坐标系标定误差，提高柱状零件测量仪的测量精度，保证柱状零件测量仪的可靠性。

Description

一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种激光测量领域，特别涉及一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法。
背景技术
柱状零件是机械工业中的一种重要的基础零件，具有结构对称，易于传递载荷等特点，在现代机械动力传动***中得到广泛的应用。伴随制造业的不断发展，对柱状零件高精度的需求越来越高，特别是在具有高转速、高精密的要求下，柱状零件的精度直接影响产品的质量和寿命。因此，需要高精度、高效率的柱状零件测量仪来控制零件的加工质量。然而，高精度、高效率的柱状零件测量仪需要高可靠性的坐标系标定装置和标定方法。一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法能够有效地消除由制造误差和安装误差引起的坐标系标定误差，提高了柱状零件测量仪的测量精度，保证了柱状零件测量仪的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于使用激光位移传感器标定柱状零件测量仪的坐标系，提供了一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法。
本发明采用的技术方案为一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置，该坐标系标定装置包括柱状零件测量仪的主体部分和基于激光位移传感器的激光头部分10。
如图1所示，柱状零件测量仪的主体部分各零部件的位置关系如下：
精密转台部件和二维导轨部件固定安装在大理石平台1上，并保证大理石平台1的台面与基准面水平。精密转台部件包括，精密转台防护罩2、精密转台13、三爪卡盘12和标准圆环11。即将精密转台13固定安装在大理石平台1上，并用精密转台防护罩2将精密转台13的圆光栅部分保护起来。三爪卡盘12固定安装在精密转台13的台面上，用于卡紧标准圆环11的内表面。二维导轨部件包括，水平电动导轨3、水平滑座4、水平电机5、钢架6、垂直电机7、垂直电动导轨8和垂直滑座9。即将水平电动导轨3固定安装在大理石平台1上，并保证水平电动导轨3的移动方向经过精密转台13的回转轴线。将水平滑座4安装在水平电动导轨3上，并用水平电机5电动控制水平滑座4的移动。钢架6以螺纹连接的方式固定安装在水平滑座4上，同时将垂直电动导轨8安装在钢架6上。将垂直滑座9安装在垂直电动导轨8上，并用垂直电机7电动控制垂直滑座9的移动。激光头部分10通过螺纹连接的方式固定安装在垂直滑座9上，此时水平电动导轨3和垂直电动导轨8的移动能够实现激光头部分10的二维运动。
如图2所示，基于激光位移传感器的激光头部分10零部件的位置关系如下：
激光头部分10自上而下依次为激光位移传感器17、激光位移传感器转接板18、二维角度调节板19、激光位移传感器支撑板20、手动二维滑台21、左侧加强筋15、右侧加强筋16、L型支撑板14和10×10M6螺纹通孔22。激光位移传感器17以螺纹连接的方式通过激光位移传感器转接板18固定安装在二维角度调节板19上。二维角度调节板19用于调节激光位移传感器17的俯仰和偏摆运动。将二维角度调节板19固定安装在激光位移传感器支撑板20的垂直面，并将激光位移传感器支撑板20的水平面固定安装在手动二维滑台21上。手动二维滑台21用于调节激光位移传感器17在水平面上的二维运动。将手动二维滑台21以螺纹连接的方式固定安装在L型支撑板14上相对应的四个螺纹孔中，即根据手动二维滑台21的四个孔间距选择相应的螺纹孔。左侧加强筋15和右侧加强筋16固定安装在L型支撑板14的两侧，用于增加L型支撑板14的抗弯强度。
将图1在x-y平面的投影简化为图3所示。其中，三个微调旋钮分别为二维角度调节板俯仰调节旋钮23、二维角度调节板偏摆调节旋钮24和手动二维滑台x方向调节旋钮25。在理论情况下，即无安装误差时，激光位移传感器17的激光束26与大理石平台1平行并且经过标准圆环11的轴线。然而由于存在制造误差与安装误差，图1在x-y平面的实际投影如图4所示，即激光束26不与大理石平台1平行、激光束26不经过标准圆环11的轴线、激光束26不与水平电动导轨3的移动方向平行。
如图5所示，调节二维角度调节板俯仰调节旋钮23、二维角度调节板偏摆调节旋钮24和手动二维滑台x方向调节旋钮25，实现激光束26与大理石平台1平行、激光束26经过标准圆环11的轴线、激光束26与水平电动导轨3的移动方向平行。
与现有技术相比较，本发明能够有效地消除由制造误差和安装误差引起的坐标系标定误差，提高了柱状零件测量仪的测量精度，保证了柱状零件测量仪的可靠性。
附图说明
图1为一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置示意图。
图2为激光头部分示意图。
图3为一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置Z方向简化视图。
图4为水平电动导轨未对准精密转台轴线示意图。
图5为一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定方法示意图。
图中标记：1-大理石平台，2-精密转台防护罩，3-水平电动导轨，4-水平滑座，5-水平电机，6-钢架，7-垂直电机，8-垂直电动导轨，9-垂直滑座，10-激光头部分，11-标准圆环，12-三爪卡盘，13-精密转台，14-L型支撑板，15-左侧加强筋，16-右侧加强筋，17-激光位移传感器，18-激光位移传感器转接板，19-二维角度调节板，20-激光位移传感器支撑板，21-手动二维滑台，22-10×10M6螺纹通孔，23-二维角度调节板俯仰调节旋钮，24-二维角度调节板偏摆调节旋钮，25-手动二维滑台x方向调节旋钮，26-激光束。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施方式，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1和图2所示，将精密转台部件和二维导轨部件固定安装在大理石平台1上，并保证大理石平台1的台面与基准面水平。将精密转台13固定安装在大理石平台1上，并用精密转台防护罩2将精密转台13的圆光栅部分保护起来。三爪卡盘12固定安装在精密转台13的台面上，并卡紧标准圆环11的内表面。将水平电动导轨3固定安装在大理石平台1上，并保证水平电动导轨3的移动方向经过精密转台13的回转轴线。将水平滑座4安装在水平电动导轨3上，并用水平电机5电动控制水平滑座4的移动。钢架6以螺纹连接的方式固定安装在水平滑座4上，同时将垂直电动导轨8安装在钢架6上。将垂直滑座9安装在垂直电动导轨8上，并用垂直电机7电动控制垂直滑座9的移动。激光头部分10通过螺纹连接的方式固定安装在垂直滑座9上。激光位移传感器17以螺纹连接的方式通过激光位移传感器转接板18固定安装在二维角度调节板19上。将二维角度调节板19固定安装在激光位移传感器支撑板20的垂直面，并将激光位移传感器支撑板20的水平面固定安装在手动二维滑台21上。将手动二维滑台21以螺纹连接的方式固定安装在L型支撑板14上相对应的四个螺纹孔中，即根据手动二维滑台21的四个孔间距选择相应的螺纹孔。左侧加强筋15和右侧加强筋16固定安装在L型支撑板14的两侧。
由于存在制造误差与安装误差，激光束26不与大理石平台1平行、激光束26不经过标准圆环11的轴线、激光束26不与水平电动导轨3的移动方向平行，即图1在x-y平面的实际投影如图4所示。
如图5所示，调节二维角度调节板俯仰调节旋钮23、二维角度调节板偏摆调节旋钮24和手动二维滑台x方向调节旋钮25，实现激光束26与大理石平台1平行、激光束26经过标准圆环11的轴线、激光束26与水平电动导轨3的移动方向平行。标定过程如下：
第一，移动水平电动导轨3至测量的初始位置，即激光位移传感器17的零位。
第二，水平电机5控制水平电动导轨3实现正反向运动，并对比水平电动导轨3的光栅值和激光位移传感器17的读数值的差值。调节二维角度调节板俯仰调节旋钮23和二维角度调节板偏摆调节旋钮24用以消除水平电动导轨3的光栅值和激光位移传感器17的读数值的差值。实现实现激光束26与大理石平台1平行，同时实现激光束26与水平电动导轨3的移动方向平行。
第三，调节手动二维滑台x方向调节旋钮25，对比激光位移传感器17的读数值变化量(先变小后变大)，并找到读数值的最小值。实现激光束26经过标准圆环11的轴线。
至此，实现对柱状零件测量仪的坐标系标定。
通过使用一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置及方法，能够有效地消除由制造误差和安装误差引起的坐标系标定误差，提高了柱状零件测量仪的测量精度，保证了柱状零件测量仪的可靠性。
对所公开实施案例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对本实施案例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施案例中体现。因此，本发明将不会被限制于本方法所示的实施案例，而是要求符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置，其特征在于：该坐标系标定装置包括柱状零件测量仪的主体部分和基于激光位移传感器的激光头部分(10)；
柱状零件测量仪的主体部分各零部件的位置关系如下：
精密转台部件和二维导轨部件固定安装在大理石平台(1)上，并保证大理石平台(1)的台面与基准面水平；精密转台部件包括，精密转台防护罩(2)、精密转台(13)、三爪卡盘(12)和标准圆环(11)；即将精密转台(13)固定安装在大理石平台(1)上，并用精密转台防护罩(2)将精密转台(13)的圆光栅部分保护起来；三爪卡盘(12)固定安装在精密转台(13)的台面上，用于卡紧标准圆环(11)的内表面；二维导轨部件包括，水平电动导轨(3)、水平滑座(4)、水平电机(5)、钢架(6)、垂直电机(7)、垂直电动导轨(8)和垂直滑座(9)；即将水平电动导轨(3)固定安装在大理石平台(1)上，并保证水平电动导轨(3)的移动方向经过精密转台(13)的回转轴线；将水平滑座(4)安装在水平电动导轨(3)上，并用水平电机(5)电动控制水平滑座(4)的移动；钢架(6)以螺纹连接的方式固定安装在水平滑座(4)上，同时将垂直电动导轨(8)安装在钢架(6)上；将垂直滑座(9)安装在垂直电动导轨(8)上，并用垂直电机(7)电动控制垂直滑座(9)的移动；激光头部分(10)通过螺纹连接的方式固定安装在垂直滑座(9)上，此时水平电动导轨(3)和垂直电动导轨(8)的移动能够实现激光头部分(10)的二维运动；
基于激光位移传感器的激光头部分(10)零部件的位置关系如下，
激光头部分(10)自上而下依次为激光位移传感器(17)、激光位移传感器转接板(18)、二维角度调节板(19)、激光位移传感器支撑板(20)、手动二维滑台(21)、左侧加强筋(15)、右侧加强筋(16)、L型支撑板(14)和10×10M6螺纹通孔(22)；激光位移传感器(17)以螺纹连接的方式通过激光位移传感器转接板(18)固定安装在二维角度调节板(19)上；二维角度调节板(19)用于调节激光位移传感器(17)的俯仰和偏摆运动；将二维角度调节板(19)固定安装在激光位移传感器支撑板(20)的垂直面，并将激光位移传感器支撑板(20)的水平面固定安装在手动二维滑台(21)上；手动二维滑台(21)用于调节激光位移传感器(17)在水平面上的二维运动；将手动二维滑台(21)以螺纹连接的方式固定安装在L型支撑板(14)上相对应的四个螺纹孔中，即根据手动二维滑台(21)的四个孔间距选择相应的螺纹孔；左侧加强筋(15)和右侧加强筋(16)固定安装在L型支撑板(14)的两侧，用于增加L型支撑板(14)的抗弯强度。
2.根据权利要求1所述的一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置，其特征在于：三个微调旋钮分别为二维角度调节板俯仰调节旋钮(23)、二维角度调节板偏摆调节旋钮(24)和手动二维滑台x方向调节旋钮(25)；在理论情况下，即无安装误差时，激光位移传感器(17)的激光束(26)与大理石平台(1)平行并且经过标准圆环(11)的轴线；然而由于存在制造误差与安装误差，即激光束(26)不与大理石平台(1)平行、激光束(26)不经过标准圆环(11)的轴线、激光束(26)不与水平电动导轨(3)的移动方向平行。
3.根据权利要求1所述的一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置，其特征在于：调节二维角度调节板俯仰调节旋钮(23)、二维角度调节板偏摆调节旋钮(24)和手动二维滑台x方向调节旋钮(25)，实现激光束(26)与大理石平台(1)平行、激光束(26)经过标准圆环(11)的轴线、激光束(26)与水平电动导轨(3)的移动方向平行。
4.根据权利要求1所述的一种用于柱状零件测量仪的坐标系标定装置，其特征在于：标定过程如下：
第一，移动水平电动导轨(3)至测量的初始位置，即激光位移传感器(17)的零位；
第二，水平电机(5)控制水平电动导轨(3)实现正反向运动，并对比水平电动导轨(3)的光栅值和激光位移传感器(17)的读数值的差值；调节二维角度调节板俯仰调节旋钮(23)和二维角度调节板偏摆调节旋钮(24)用以消除水平电动导轨(3)的光栅值和激光位移传感器(17)的读数值的差值；实现实现激光束(26)与大理石平台(1)平行，同时实现激光束(26)与水平电动导轨(3)的移动方向平行；
第三，调节手动二维滑台x方向调节旋钮(25)，对比激光位移传感器(17)的读数值变化量，并找到读数值的最小值；实现激光束(26)经过标准圆环(11)的轴线；
至此，实现对柱状零件测量仪的坐标系标定。
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