CN201392186Y - 基于光杠杆的摆角精密测量装置 - Google Patents

基于光杠杆的摆角精密测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN201392186Y
CN201392186Y CN200920050649U CN200920050649U CN201392186Y CN 201392186 Y CN201392186 Y CN 201392186Y CN 200920050649 U CN200920050649 U CN 200920050649U CN 200920050649 U CN200920050649 U CN 200920050649U CN 201392186 Y CN201392186 Y CN 201392186Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
frequency modulated
light source
modulated light
linear light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200920050649U
Other languages
English (en)
Inventor
卢盛林
徐培
刘萍坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan University of Technology
Original Assignee
Dongguan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan University of Technology filed Critical Dongguan University of Technology
Priority to CN200920050649U priority Critical patent/CN201392186Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201392186Y publication Critical patent/CN201392186Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本实用新型公开了基于光杠杆的摆角精密测量装置，涉及精密检测装置技术领域；本实用新型包括机架、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、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角度的数据处理设备，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

基于光杠杆的摆角精密测量装置
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摆角精密测量装置。
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，精密平台偏角测量，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平台的偏摆进行测量，如使用百分表、螺旋测微仪等，待测平台包括分度台、偏转台等；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摆角精密测量装置。
基于光杠杆的摆角精密测量装置，包括机架、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、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角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，偏摆角度为，arctan(偏摆距离/档光板与摄像头的垂直距离)，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运动部件上。
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30。
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、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、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角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，偏摆角度为，arctan(偏摆距离/档光板与摄像头的垂直距离)，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。
一种基于光杠杆的平台15直线偏摆精密检测装置，包括机架10、固定在待测平台15的运动部件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角度的数据处理设备17，摄像头16与数据处理设备17电连接；其中，所述偏摆角度为，arctan(偏摆距离/档光板12与摄像头16的垂直距离)，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。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***。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设置在运动部件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30，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，运动部件14某一时刻移动到待测平台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。运动部件14在待测平台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，偏摆角度＝arctan(偏摆距离/档光板与摄像头的垂直距离)，可计算出偏摆角度。发生偏摆时，被测平台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平台15某位置而言的，待测平台15某位置线形光源11变化长度＝(待测平台15原位置线形光源11长度-待测平台15某位置线形光源11长度)，运动部件14运动到待测平台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，可以运算出待测平台15某位置的偏摆距离和偏摆角度，运动部件14沿着待测平台15运动，可以连续地计算出待测平台15的各个位置的偏摆，从而检测出整个待测平台15的偏摆。待测平台15原位置线形光源11长度的定义方法有两种，方法一，定义为没有发生偏摆时线形光源11的长度，即为基准长度，这种方法可以检测出每个时刻的实际偏摆情况，本实施例采用这种方法；方法二，定义为上一次摄像头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。待测平台15某位置线形光源11变化长度可能是正数或负数，从而说明待测平台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，说明待测平台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；设待测平台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，待测平台15某位置线形光源11长度为k2，则待测平台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。
对待测平台15来说，左右偏摆是最重要的参数之一。需要说明的是，运动部件14在平台15运动时，可以看成一个三维空间，建立三维坐标系，当要同时测试运动部件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 (8)

1.基于光杠杆的摆角精密测量装置，其特征在于，包括机架、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、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角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，所述偏摆角度为，arctan(偏摆距离)/(档光板与摄像头的垂直距离)，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所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述档光板通过支持杆设置在所述运动部件上。
3.根据权利要求2所述的摆角精密测量装置，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所述的摆角精密测量装置，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所述的摆角精密测量装置，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所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述光杠杆放大倍数不小于30。
7.根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述摄像头为光功率计。
8.根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述机架上垂直设置有刻度尺。
CN200920050649U 2009-01-20 2009-01-20 基于光杠杆的摆角精密测量装置 Expired - Fee Related CN201392186Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200920050649U CN201392186Y (zh) 2009-01-20 2009-01-20 基于光杠杆的摆角精密测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200920050649U CN201392186Y (zh) 2009-01-20 2009-01-20 基于光杠杆的摆角精密测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201392186Y true CN201392186Y (zh) 2010-01-27

Family

ID=41599008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200920050649U Expired - Fee Related CN201392186Y (zh) 2009-01-20 2009-01-20 基于光杠杆的摆角精密测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201392186Y (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103063189A (zh) * 2013-01-07 2013-04-24 中国科学院云南天文台 基于光杠杆的测角器件检定方法
CN109916278A (zh) * 2019-04-15 2019-06-21 周光耀 杠杆式外倾角校正仪

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103063189A (zh) * 2013-01-07 2013-04-24 中国科学院云南天文台 基于光杠杆的测角器件检定方法
CN109916278A (zh) * 2019-04-15 2019-06-21 周光耀 杠杆式外倾角校正仪
CN109916278B (zh) * 2019-04-15 2024-03-15 厦门周功机械设备有限公司 杠杆式外倾角校正仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106767558B (zh) 一种导轨基面直线度误差的解耦辨识方法
CN201373735Y (zh) 三维影像坐标测量仪
CN102636137B (zh) 关节臂式坐标测量机中revo测头位置姿态标定方法
CN111598931B (zh) 一种单目视觉***成像参数标定装置及方法
CN109781002A (zh) 一种基于机器视觉的机床全轴程精确定位方法
CN206258081U (zh) 一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置
CN104964626A (zh) 基于ccd视觉光栅式三等金属线纹尺标准测量装置
CN105203304A (zh) 放大率法测焦距的光具座
CN100523720C (zh) 光学非接触式三维形状测量仪
CN102375343A (zh) 一种工作台位置测量***
CN111854587B (zh) 一种导轨五自由度运动误差在线测量装置及方法
CN205067059U (zh) 放大率法测焦距的光具座
CN201392182Y (zh) 基于光杠杆的导轨直线偏摆精密检测装置
CN102581704A (zh) 用激光干涉仪测量数控机床圆轨迹的装置
CN201476761U (zh) 用于干涉显微镜升级的白光干涉三维轮廓测量仪
CN1971205A (zh) 一种便携式面结构光逆向测量***
CN201392186Y (zh) 基于光杠杆的摆角精密测量装置
CN110440721A (zh) 一种三维移动平台运动角误差快速测量装置及方法
CN2914032Y (zh) 光学非接触式三维形状测量仪
CN115289997B (zh) 一种双目相机三维轮廓扫描仪及其使用方法
CN202614186U (zh) 方便快捷式全自动影像坐标测量机
CN219319352U (zh) 一种大尺寸三坐标测量机检定装置
CN201811726U (zh) 非接触式面内位移测量装置
CN114964056B (zh) 一种针对微装配设备的自标定方法
CN108534621B (zh) 一种基于机器视觉的玻璃线纹尺自动校准装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100127

Termination date: 20130120