專利名稱：一種采用激光位移傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量工件角度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種測(cè)量工件角度的方法。
背景技術(shù)：
一般情況下，工件角度的測(cè)量普遍采用的方法是接觸式測(cè)量。對(duì) 于形狀較復(fù)雜的工件，接觸式的角度測(cè)量方法存在著明顯的局限性。 一方面受到測(cè)量?jī)x器本身尺寸和形狀的限制，另一方面被測(cè)工件的復(fù) 雜程度也使直接接觸測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)，如工件內(nèi)部?jī)蓚€(gè)面之間的角度的 測(cè)量、復(fù)雜模具某種角度的測(cè)量等，這是在工業(yè)應(yīng)用及科學(xué)研究中經(jīng) 常遇到的問(wèn)題。在已有的技術(shù)中，與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是常規(guī)的角度 測(cè)量普遍采用測(cè)角器，如圖l所示包括被測(cè)件l，測(cè)角器2，測(cè)角 器的使用方法在許多書(shū)中都可以找到。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的工件可以直接 采用卡尺測(cè)量，而對(duì)于測(cè)角器無(wú)法放置的情形，無(wú)法測(cè)量。 發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于能對(duì)復(fù)雜形狀 工件實(shí)施角度的測(cè)量，特設(shè)計(jì)一種采用非接觸式的對(duì)工件角度測(cè)量的 方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用激光位移傳感器進(jìn)行 非接觸測(cè)量工件角度的方法。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為第一步，建立測(cè)量裝置,如圖2所示，該裝置包括被測(cè)件3，光柵尺定尺4，光柵尺動(dòng)尺5，激光位移傳感器6，處理器7，光柵數(shù)據(jù)采集卡8，第一 數(shù)據(jù)傳輸線9，第二數(shù)據(jù)傳輸線IO，計(jì)算機(jī)ll。光柵尺是由光柵尺定尺4和光柵尺動(dòng)尺5組成，光柵尺動(dòng)尺5能 沿光柵尺定尺4的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，光柵尺動(dòng)尺5通過(guò)導(dǎo)線與光柵數(shù)據(jù) 采集卡8連接，光柵數(shù)據(jù)采集卡8的輸出端通過(guò)第一數(shù)據(jù)傳輸線9與 計(jì)算機(jī)11的輸入端連接;激光位移傳感器6安裝在光柵尺動(dòng)尺5上， 隨光柵尺動(dòng)尺5移動(dòng)，激光位移傳感器6的測(cè)量頭朝向被測(cè)件3，激 光位移傳感器6的輸出端與處理器7的輸入端連接，處理器7的輸出 端通過(guò)第二數(shù)據(jù)傳輸線10與計(jì)算機(jī)11的輸入端連接。第二步，令光 柵尺定尺4與被測(cè)件3保持合適的距離，使被測(cè)件3上的測(cè)量點(diǎn)與激 光位移傳感器6的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)，由于激光位 移傳感器6安裝在光柵尺動(dòng)尺5上，測(cè)量頭瞄準(zhǔn)被測(cè)量件3，光柵尺 動(dòng)尺5移動(dòng)時(shí)，光柵尺能夠測(cè)量激光位移傳感器6移動(dòng)的距離，激光 位移傳感器6能夠測(cè)量出被測(cè)件3距激光位移傳感器6的距離，通過(guò) 移動(dòng)光柵尺動(dòng)尺5的位置可以讀取被測(cè)件3的被測(cè)表面一上兩點(diǎn)的位 置坐標(biāo)，艮卩(Xp Y!)， (X2， Y2)，以及被測(cè)件3表面二兩點(diǎn)的位置 坐標(biāo)，即(X3， Y3)， (X4， Y4)。第三步，將被測(cè)件3的被測(cè)表面一 和表面二上測(cè)量出的四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K=(Yr~Y2)/ —X2)，求出被測(cè)件3表面1的斜率&及表面2的斜率K2,根據(jù)斜率 K 、K2即可得到兩表面的夾角正切值《6^C^-I》/(l + i^《2)，由此夾角e可以求出；為了提高測(cè)量精度，可取多個(gè)測(cè)量值并將測(cè)量結(jié)果求平均。 工作原理說(shuō)明要測(cè)量工件的兩個(gè)面的夾角，根據(jù)二面角定義，只要測(cè)量出這兩 個(gè)面中垂直于這兩個(gè)面交線的兩條直線的夾角即可，這一原理在立體 幾何教科書(shū)中可以找到。而同一平面的兩條直線的夾角的測(cè)量，可通 過(guò)測(cè)量同 一 坐標(biāo)系下兩條直線的斜率并通過(guò)公式 《(9 = (A^ —《2 ) /(1 +《!《2)求出。該公式是解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題的 公式，不是智力活動(dòng)游戲的公式。而通過(guò)發(fā)明人提出的方法，就可以 實(shí)現(xiàn)工件中兩個(gè)面的夾角的測(cè)量。本發(fā)明的積極效果所建立的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易行，測(cè)量方 法容易操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件的兩個(gè)面之間夾角的非接觸測(cè)量。
圖1是已有技術(shù)的測(cè)量方法所采用的儀器設(shè)備，與被測(cè)件的關(guān)系 示意2是本發(fā)明的測(cè)量方法中所采用的儀器設(shè)備與被測(cè)件的位置 關(guān)系示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明按技術(shù)方案中規(guī)定的方法步驟實(shí)施，其中，在第一步建立 的測(cè)量裝置中，光柵尺是采用長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGC-K2S型光柵尺，光柵數(shù)據(jù)采集卡8是采用長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有 限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGC-PC3.1數(shù)據(jù)采集卡，兩者是配套產(chǎn)品，將數(shù) 據(jù)通過(guò)第一數(shù)據(jù)傳輸線9傳給Legend開(kāi)天4600計(jì)算機(jī)11 。激光位移傳感器6采用日本Keyence公司生產(chǎn)的LK-501型激光位移傳感器。 激光位移傳感器6輸出模擬信號(hào)由與激光位移傳感器配套的LK-2501 型激光位移傳感器處理器7進(jìn)行處理。并將數(shù)據(jù)通過(guò)第二數(shù)據(jù)傳輸線 10傳給Legend開(kāi)天4600計(jì)算機(jī)11。第二步、第三步按技術(shù)方案中 規(guī)定的方法步驟實(shí)施。
權(quán)利要求
1、一種采用激光位移傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量工件角度的方法，包括被測(cè)件，其特征在于第一步，建立測(cè)量裝置；該裝置包括光柵尺定尺(4)，光柵尺動(dòng)尺(5)，激光位移傳感器(6)，處理器(7)，光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)，第一數(shù)據(jù)傳輸線(9)，第二數(shù)據(jù)傳輸線(10)，計(jì)算機(jī)(11)；光柵尺是由光柵尺定尺(4)和光柵尺動(dòng)尺(5)組成，光柵尺動(dòng)尺(5)能沿光柵尺定尺(4)的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，光柵尺動(dòng)尺(5)通過(guò)導(dǎo)線與光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)連接，光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)的輸出端通過(guò)第一數(shù)據(jù)傳輸線(9)與計(jì)算機(jī)(11)的輸入端連接；激光位移傳感器(6)安裝在光柵尺動(dòng)尺(5)上，隨光柵尺動(dòng)尺(5)移動(dòng)，激光位移傳感器(6)的測(cè)量頭朝向被測(cè)件(3)，激光位移傳感器(6)的輸出端與處理器(7)的輸入端連接，處理器(7)的輸出端通過(guò)第二數(shù)據(jù)傳輸線10與計(jì)算機(jī)11的輸入端連接；第二步，令光柵尺定尺(4)與被測(cè)件(3)保持合適的距離，使被測(cè)件(3)上的測(cè)量點(diǎn)與激光位移傳感器(6)的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)，由于激光位移傳感器(6)安裝在光柵尺動(dòng)尺(5)上，測(cè)量頭瞄準(zhǔn)被測(cè)量件(3)，光柵尺動(dòng)尺(5)移動(dòng)時(shí)，光柵尺能夠測(cè)量激光位移傳感器(6)移動(dòng)的距離，激光位移傳感器(6)能夠測(cè)量出被測(cè)件(3)距激光位移傳感器(6)的距離，通過(guò)移動(dòng)光柵尺動(dòng)尺(5)的位置可以讀取被測(cè)件(3)的被測(cè)表面一上兩點(diǎn)的位置坐標(biāo)，即(X1，Y1)，(X2，Y2)，以及被測(cè)件(3)表面二兩點(diǎn)的位置坐標(biāo)，即(X3，Y3)，(X4，Y4)；第三步，將被測(cè)件(3)的被測(cè)表面一和表面二上測(cè)量出的四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K＝(Y1-Y2)/(X1-X2)，求出被測(cè)件(3)表面一的斜率K1及表面二的斜率K2，根據(jù)斜率K1、K2即可得到兩表面的夾角正切值tgθ＝(K1-K2)/(1+K1K2)，由此夾角θ可以求出；為了提高測(cè)量精度，可取多個(gè)測(cè)量值并將測(cè)量結(jié)果求平均。
全文摘要
一種采用激光位移傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量工件角度的方法，屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的測(cè)量角度的一種方法。解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用激光位移傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量工件角度的方法。技術(shù)方案為第一步，建立測(cè)量裝置；第二步，令光柵尺定尺與被測(cè)件保持合適的距離，使被測(cè)件上的測(cè)量點(diǎn)與激光位移傳感器的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)；第三步，將被測(cè)件的被測(cè)表面一和表面二上測(cè)量出的四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K＝(Y<sub>1</sub>-Y<sub>2</sub>)/(X<sub>1</sub>-X<sub>2</sub>)，求出斜率K<sub>1</sub>及斜率K<sub>2</sub>，根據(jù)斜率K<sub>1</sub>、K<sub>2</sub>即可得到兩表面的夾角正切值tgθ＝(K<sub>1</sub>-K<sub>2</sub>)/(1+K<sub>1</sub>K<sub>2</sub>)，由此夾角θ可以求出；為了提高測(cè)量精度，可取多個(gè)測(cè)量值并將測(cè)量結(jié)果求平均。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101403609SQ20081005143
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者佟麗翠, 朱萬(wàn)彬, 李啟海, 王成彬, 莫仁蕓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所