CN211601876U - 一种微小孔径测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种微小孔径测量装置，包括工作台面和图像采集模块，还包括设置在工作台面两端相对于所述工作台面可滑动的XY向运动模块和Z向升降模块，所述XY向运动模块上安装有运动平台，所述运动平台上安装有可旋转工件夹具，所述可旋转工件夹具包括固定于所述运动平台上的旋转台，所述旋转台的转轴上固定安装有夹具。本实用新型所提供的测量装置可以测量形状各异的零件表面的微孔孔径，也可以测量空心轴承类零件的径向微孔出孔孔径，且具有测量效率高，测量精度高，可靠性高等优点。

Description

一种微小孔径测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种微小孔径测量装置，属于测量技术领域。

背景技术

随着我国工业制造业的快速发展，精密测量设备在工业制造过程中的作用变得愈发重要，航空航天、造船造舰、发动机和涡轮机等领域都需要精密测量技术支持。尤其是各种机械零部件一般都有精密或超精密加工要求，用来保证机器的性能、寿命和可靠性。而孔是机械零件中常见的一类特征，广泛存在于各类机械零件中。许多零件孔径的加工要求也比较高，往往在加工完成后都需进行精密测量，因此，零件孔径的测量尤为重要。随着对微孔加工质量要求的提高，激光打孔的应用越来越广泛，然而激光加工一定厚度的微孔通常都会存在锥度，因此对于出孔孔径的加工精度有较高的要求，出孔孔径的测量也显得尤为重要。特别是空心轴承类零件内壁的径向微小通孔(0.5毫米以下)的出孔孔径，其测量难度比较大。

现有的测量孔径的方法多为影像式测量方法，由光学显微镜通过投影的方法测量孔径，要求光线从底面照射到上面或者从上面照射到底面，但是这种测量方法只能测量零件表面的孔径，无法测量零件内部的出孔孔径，尤其是空心轴承类零件的径向微小出孔，出孔位于零件内壁。针对这类测量，现有的方法主要是气动测量，其原理是比较测量法，其测量方法是将尺寸信号转化为测量管路内气体流量的变化，并通过有刻度的玻璃管内的浮标来示值，称为浮标式气动测量仪；或通过气电转换器将气信号转换为电信号由发光管组成的光柱示值，称为电子柱式气动测量仪。气动式测量只能综合反映小孔对气体流经它时的影响，属于孔截面测量，得到的示值只能够近似的反映孔径和圆度。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提出一种微小孔径测量装置，可以测量空心轴承类零件的径向微小通孔孔径，并且可以明显提高检测效率，获得较高的测量精度以及稳定的可靠性。

技术方案：一种微小孔径测量装置，包括工作台面和图像采集模块，其特征在于：还包括设置在工作台面两端相对于所述工作台面可滑动的XY向运动模块和Z向升降模块，所述XY向运动模块上安装有运动平台，所述运动平台上安装有可旋转工件夹具，所述可旋转工件夹具包括固定于所述运动平台上的旋转台与驱动电机，所述旋转台上安装有夹具，所述夹具包括卡盘底座、活动卡爪以及卡爪驱动机构，所述卡盘底座通过联轴器与所述旋转台固定连接。

本实用新型技术方案还包括安装于所述运动平台上的可旋转支架，所述可旋转支架上安装有辅助光源。

作为优选，所述可旋转支架包括不锈钢底座、不锈钢支架和金属软管；所述不锈钢底座固定在所述运动平台上相对于旋转台的另一侧，所述不锈钢支架底部***底座并固定；所述金属软管底端与不锈钢支架顶端连接固定，所述辅助光源安装于所述金属软管顶端。

作为优选，所述XY向运动模块包括X、Y向运动导轨、第一伺服电机、第二伺服电机；所述X向运动导轨固定置于工作台面上，所述Y向运动导轨垂直安装在X向运动导轨上，所述运动平台固定安装于所述Y向运动导轨上；第一、第二伺服电机分别通过联轴器连接到X、Y向运动导轨。

作为优选，所述Z向升降模块包括固定安装于所述工作台面上的升降台和安装于所述升降台上的升降导轨，所述图像采集模块通过连接件固定安装于所述升降导轨上。

作为优选，所述图像采集模块包括工业相机、远心镜头以及光源。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型所提供的测量装置可以测量形状各异的零件表面的微孔孔径，也可以测量空心轴承类零件的径向微孔出孔孔径，且具有测量效率高，测量精度高，可靠性高等优点。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是图1夹具的结构示意图。

图3是图1工件的立体结构透视示意图。

图4是图1图像采集模块的结构示意图。

图中：1、XY向运动模块，2、旋转台，3、夹具，4、工件，5、可旋转支架及辅助光源，6、图像采集模块，7、Z向升降模块，31、卡盘底座，32、活动卡爪，41、工件表面入孔，42、工件内壁出孔，61、工业相机，62、远心镜头，63、光源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型所述的一种微小孔径测量装置，该装置包括XY向运动模块1、旋转台2、夹具3、可旋转支架及辅助光源5、图像采集模块6以及Z向升降模块7。其中：

XY向运动模块1包括X、Y向运动导轨、伺服电机及伺服电机驱动器；其中X向运动导轨通过螺丝固定安置于工作台面上，Y向运动导轨通过螺丝安装在X运动导轨上，调整其位置使其与X向运动导轨夹角为90度；Y向运动导轨上安装400mm*400mm带螺纹孔的铝合金运动平台，螺纹孔间距10mm；X向运动导轨和Y向运动导轨行程均不小于300mm；两台伺服电机分别通过联轴器连接到X、Y向运动导轨，每台伺服电机配一台伺服电机驱动器，伺服电机驱动器通过控制伺服电机带动平台沿XY方向运动。

旋转台2立式安置于上述铝合金运动平台左侧并通过螺丝固定，其旋转平面与XY水平面垂直。步进电机通过联轴器连接到旋转台，步进电机驱动器通过控制步进电机带动旋转平台旋转。旋转台台面直径为200mm。

夹具3由卡盘底座31，活动卡爪32以及卡爪驱动机构组成，本实施例中的卡盘底座通过联轴器与旋转台2连接固定，通过三爪卡盘卡爪驱动机构向远离中心方向运动夹持空轴零件内壁以及靠近中心方向运动夹持非空轴零件外壁实现装夹，可夹持直径为80至160mm的零件。

Z向升降模块7置于工作台面的右侧或后侧，包括升降台、运动导轨，伺服电机以及伺服电机驱动器；其中运动导轨行程不小于400mm；伺服电机通过联轴器连接到运动导轨，伺服电机驱动器通过控制伺服电机带动升降平台上下运动。

图像采集模块6通过夹持件固定在升降平台上，包括工业相机61，远心镜头62以及光源63。其中工业相机通过C型接口安装在远心镜头上方；照明方式采用同轴照明，其中光源为点光源，通过***远心镜头一侧同轴光照明，或者环形光源，通过通用环形灯接口，配置在远心镜头下方照明；其中工业相机为CCD相机，或CMOS相机。

辅助光源模块5，包括辅助光源和可旋转支架，可旋转支架由不锈钢底座、不锈钢支架和金属软管三部分组成，不锈钢底座通过螺丝固定在铝合金平台上相对于旋转台的另一侧，不锈钢支架底部***底座并360度旋转至合适角度通过螺丝固定，将金属软管底端装进不锈钢支架顶端并拧紧螺帽，辅助光源通过螺丝固定在金属软管顶端，其中辅助光源为点光源，或线光源。

本实用新型的操作方法为：

将空心轴承类零件4通过夹具固定在旋转台上，移动二维精密运动平台至合适位置并调整旋转台至合适角度使待测表面入孔41位于镜头正下方，将辅助光源伸入到空心轴承类零件的内部，控制升降台上下升降并通过手动调整金属软管位置及角度从而调整辅助光源的位置使得零件内壁的出孔42图像清晰可见，将其转化为灰度图并做二值化处理，检测图像边缘并提取轮廓，将提取到的轮廓进行曲线拟合，获取孔径的最大值，最小值以及圆度，从而判断孔径的尺寸和形状是否符合要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种微小孔径测量装置，包括工作台面和图像采集模块，其特征在于：还包括设置在工作台面两端相对于所述工作台面可滑动的XY向运动模块和Z向升降模块，所述XY向运动模块上安装有运动平台，所述运动平台上安装有可旋转工件夹具，所述可旋转工件夹具包括固定于所述运动平台上的旋转台与驱动电机，所述旋转台上安装有夹具，所述夹具包括卡盘底座、活动卡爪以及卡爪驱动机构，所述卡盘底座通过联轴器与所述旋转台固定连接。

2.根据权利要求1所述的微小孔径测量装置，其特征在于：还包括安装于所述运动平台上的可旋转支架，所述可旋转支架上安装有辅助光源。

3.根据权利要求2所述的微小孔径测量装置，其特征在于：所述可旋转支架包括不锈钢底座、不锈钢支架和金属软管；所述不锈钢底座固定在所述运动平台上相对于旋转台的另一侧，所述不锈钢支架底部***底座并固定；所述金属软管底端与不锈钢支架顶端连接固定，所述辅助光源安装于所述金属软管顶端。

4.根据权利要求1所述的微小孔径测量装置，其特征在于：所述XY向运动模块包括X、Y向运动导轨、第一伺服电机、第二伺服电机；所述X向运动导轨固定置于工作台面上，所述Y向运动导轨垂直安装在X向运动导轨上，所述运动平台固定安装于所述Y向运动导轨上；第一、第二伺服电机分别通过联轴器连接到X、Y向运动导轨。

5.根据权利要求1所述的微小孔径测量装置，其特征在于：所述Z向升降模块包括固定安装于所述工作台面上的升降台和安装于所述升降台上的升降导轨，所述图像采集模块通过连接件固定安装于所述升降导轨上。

6.根据权利要求5所述的微小孔径测量装置，其特征在于：所述图像采集模块包括工业相机、远心镜头以及光源。

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