多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置，具體為多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高端、先進(jìn)裝備制造業(yè)日益興起，在煤礦機(jī)械、鐵路裝備、重型機(jī)械、汽車及零部件等行業(yè)領(lǐng)域，裝備制造產(chǎn)品向著大型化、高精度和可互換性方面迅速發(fā)展，零件尺寸巨大，制造過程中需要各種大尺寸的精密長(zhǎng)度計(jì)量器具支持，有些零件本身尺寸也需要精確測(cè)量。因此大于6米超長(zhǎng)尺寸準(zhǔn)確測(cè)量及計(jì)量器具的量值溯源等成為該領(lǐng)域裝備制造產(chǎn)業(yè)的共性計(jì)量問題。目前對(duì)于超長(zhǎng)尺寸精密測(cè)量均使用專用測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量，此類測(cè)量器具缺陷是體積龐大造價(jià)昂貴、功能較為單一，無法在同一設(shè)備上完成端部接觸式測(cè)量和影像非接觸式測(cè)量。因此，設(shè)計(jì)一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)端部接觸式測(cè)量與影像非接觸式測(cè)量的多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)是十分有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型解決目前大尺寸精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)端部接觸式測(cè)量與影像非接觸式測(cè)量的問題，提供一種多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)，包括精密導(dǎo)軌，所述精密導(dǎo)軌側(cè)面固定有工作平臺(tái)，所述精密導(dǎo)軌一端設(shè)有射出光線與精密導(dǎo)軌平行的激光干涉儀，所述精密導(dǎo)軌朝向激光干涉儀的一端依次固定有分光鏡和由三塊干涉鏡連接組成的干涉鏡組，所述干涉鏡組的鏡片在同一平面內(nèi)呈下二上一直角分布且與分光鏡分出光線垂直；所述精密導(dǎo)軌上支撐有受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的影像測(cè)量滑塊、端面測(cè)量滑塊、尾座滑塊；所述影像測(cè)量滑塊上表面固定有影像測(cè)量反射鏡組，所述影像測(cè)量反射鏡組由位于同一豎直平面內(nèi)的三塊分別與干涉鏡片相對(duì)設(shè)置的反射鏡片構(gòu)成，所述反射鏡組中位于上部的一塊反射鏡與其裝夾活動(dòng)連接，所述影像測(cè)量滑塊側(cè)面固定有豎直向下設(shè)置的攝像頭；所述端面測(cè)量滑塊上固定有端面測(cè)量座，所述端面測(cè)量座上固定有尾部朝向分光鏡一側(cè)的端面測(cè)量頂尖，所述端面測(cè)量頂尖的軸線與分光鏡分出的最上方一條光線在同一直線內(nèi)，所述端面測(cè)量頂尖的尾部固定有與所對(duì)光線垂直的端面測(cè)量反射鏡；所述尾座滑塊上固定有尾座，所述尾座上固定有與端面測(cè)量頂尖同軸的尾部頂尖；所述多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)還包括控制顯示主機(jī)，所述控制顯示主機(jī)與激光干涉儀及步進(jìn)電機(jī)連接。分光鏡可將干涉儀發(fā)出的光線分為三束平行光。精密導(dǎo)軌支撐各滑塊在其上滑動(dòng)。影像測(cè)量滑塊上的影像測(cè)量反射鏡組將分光鏡分出的三束平行干涉光反射，修正三束光之間之間的水平、垂直、扭轉(zhuǎn)誤差。影像測(cè)量反射鏡組中位于上部的反射鏡與下方反射鏡活動(dòng)連接，便于將其拆下后使得上方的光束通過后照射在端面測(cè)量反射鏡上。攝像頭垂直向下設(shè)置照射在精密導(dǎo)軌側(cè)面固定的工作平臺(tái)上放置的被測(cè)線紋尺上，采集線紋尺的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行非接觸式測(cè)量。端面測(cè)量滑塊上固定端面測(cè)量座及端面測(cè)量頂尖，尾座滑塊上固定尾部頂尖，端面測(cè)量頂尖與尾部頂尖接觸被測(cè)物，位于端面測(cè)量頂尖尾部的端面測(cè)量反射鏡將分光鏡分出的上方一束光線反射，完成對(duì)被測(cè)物端面的測(cè)量。端面測(cè)量頂尖與尾部頂尖的軸線以及上方一束光線位于同一直線，保證端面測(cè)量時(shí)滿足阿貝原理?？刂骑@示主機(jī)負(fù)責(zé)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)各滑塊精確移動(dòng)，顯示攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)以及計(jì)算各滑塊移動(dòng)前后經(jīng)反射鏡反射的干涉條紋光程差，從而得到被測(cè)物的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型將激光干涉儀、干涉鏡、反射鏡組構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)，以激光波長(zhǎng)為已知長(zhǎng)度，利用邁克爾遜干涉原理測(cè)量干涉鏡和反射鏡之間的相對(duì)位移，并通過分光鏡將光線分為三束平行光，三束平行光之間還可對(duì)精密導(dǎo)軌的直線度、彎曲度及扭轉(zhuǎn)做修正補(bǔ)償，極大地提高了測(cè)量的精度和數(shù)據(jù)的可靠性。
[0005]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):1、一套激光干涉儀及精密導(dǎo)軌提供接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量?jī)煞N測(cè)量功能；2、兩種測(cè)量方式共用一套精密導(dǎo)軌，大大節(jié)省了使用空間；3、三束光路互相可做水平、垂直、扭轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)修正，測(cè)量精度大大提高。
【附圖說明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖2為圖1的A-A向視圖；
[0008]圖3為圖1的B-B向視圖。
[0009]圖中1-控制顯示主機(jī)，2-激光干涉儀，3-干涉鏡組，4-影像測(cè)量反射鏡組，5-攝像頭，6-影像測(cè)量滑塊，7-端面測(cè)量頂尖，8-端面測(cè)量座，9-端面測(cè)量滑塊，10-尾部頂尖，11-尾座滑塊，12-精密導(dǎo)軌，13-工作平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)，包括精密導(dǎo)軌12，所述精密導(dǎo)軌12側(cè)面固定有工作平臺(tái)13，所述精密導(dǎo)軌12 —端設(shè)有射出光線與精密導(dǎo)軌12平行的激光干涉儀2，所述精密導(dǎo)軌12朝向激光干涉儀2的一端依次固定有分光鏡和由三塊干涉鏡連接組成的干涉鏡組3，所述干涉鏡組3的鏡片在同一平面內(nèi)呈下二上一直角分布且與分光鏡分出光線垂直；所述精密導(dǎo)軌12上支撐有受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的影像測(cè)量滑塊6、端面測(cè)量滑塊9和尾座滑塊11 ;所述影像測(cè)量滑塊6上表面固定有影像測(cè)量反射鏡組4，所述影像測(cè)量反射鏡組4由位于同一豎直平面內(nèi)的三塊分別與干涉鏡片相對(duì)設(shè)置的反射鏡片構(gòu)成，所述反射鏡組4中位于上部的一塊反射鏡與下方的鏡片活動(dòng)連接，所述影像測(cè)量滑塊6側(cè)面固定有豎直向下設(shè)置的攝像頭5 ;所述端面測(cè)量滑塊9上固定有端面測(cè)量座8，所述端面測(cè)量座8上固定有尾部朝向分光鏡一側(cè)的端面測(cè)量頂尖7，所述端面測(cè)量頂尖7的軸線與分光鏡分出的最上方一條光線在同一直線內(nèi)，所述端面測(cè)量頂尖7的尾部固定有與所對(duì)光線垂直的端面測(cè)量反射鏡；所述尾座滑塊11上固定有尾座，所述尾座上固定有與端面測(cè)量頂尖7同軸的尾部頂尖10 ;所述多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)還包括控制顯示主機(jī)1，所述控制顯示主機(jī)1與激光干涉儀2及步進(jìn)電機(jī)連接。
[0011]進(jìn)行非接觸測(cè)量時(shí)，將被測(cè)線紋尺放置于工作平臺(tái)13上，啟動(dòng)激光干涉儀2和攝像頭5，攝像頭5采集瞄準(zhǔn)到的線紋尺刻度圖像，將激光干涉儀2清零，然后控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)影像測(cè)量滑塊6移動(dòng)并對(duì)準(zhǔn)下一線紋刻度圖像，同時(shí)激光干涉儀2發(fā)射出的光線經(jīng)分光鏡后分成三條平行光束，經(jīng)干涉鏡組3后照射到影像測(cè)量滑塊6上的影像測(cè)量反射鏡組4，光線反射后由激光干涉儀2采集并傳輸給控制顯示主機(jī)1，控制顯示主機(jī)1通過計(jì)算可得影像測(cè)量滑塊6移動(dòng)前后干涉光的光程差，并通過三條光線之間的誤差進(jìn)行修正補(bǔ)償，將該數(shù)據(jù)與攝像頭5采集到的線紋尺刻度信息進(jìn)行比對(duì)，從而得到精確的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。
[0012]進(jìn)行端面接觸式測(cè)量時(shí)，先將影像測(cè)量反射鏡組4中位于上方的一塊反射鏡拆下，控制顯示主機(jī)1控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端面測(cè)量滑塊9與尾座滑塊11移動(dòng)至端面測(cè)量頂尖7與尾部頂尖10觸碰，啟動(dòng)激光干涉儀2并將其清零，固定尾座滑塊11，移動(dòng)端面測(cè)量滑塊9，支撐被測(cè)物并使得端面測(cè)量頂尖7與尾部頂尖10接觸被測(cè)物的兩端面，調(diào)整至測(cè)量姿態(tài)，此時(shí)激光干涉儀2發(fā)射出的光線經(jīng)分光鏡后分出的上方一條光線經(jīng)端面測(cè)量頂尖7尾部的端面測(cè)量反射鏡反射后被激光干涉儀2采集，數(shù)據(jù)經(jīng)控制顯示主機(jī)1處理后計(jì)算兩頂尖觸碰時(shí)與兩頂尖接觸被測(cè)物時(shí)反射的干涉光光程差，即可得出被測(cè)物被測(cè)量的兩端面之間的距離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)，其特征為:包括精密導(dǎo)軌(12)，所述精密導(dǎo)軌(12)側(cè)面固定有工作平臺(tái)(13)，所述精密導(dǎo)軌(12) 一端設(shè)有射出光線與精密導(dǎo)軌(12)平行的激光干涉儀(2)，所述精密導(dǎo)軌(12)朝向激光干涉儀(2)的一端依次固定有分光鏡和由三塊干涉鏡連接組成的干涉鏡組(3)，所述干涉鏡組(3)的鏡片在同一平面內(nèi)呈下二上一直角分布且與分光鏡分出光線垂直；所述精密導(dǎo)軌(12)上支撐有受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的影像測(cè)量滑塊(6)、端面測(cè)量滑塊(9)和尾座滑塊(11);所述影像測(cè)量滑塊(6)上表面固定有影像測(cè)量反射鏡組(4)，所述影像測(cè)量反射鏡組(4)由位于同一豎直平面內(nèi)的三塊分別與干涉鏡片相對(duì)設(shè)置的反射鏡片構(gòu)成，所述反射鏡組(4)中位于上部的一塊反射鏡與下方的鏡片活動(dòng)連接，所述影像測(cè)量滑塊(6)側(cè)面固定有豎直向下設(shè)置的攝像頭(5);所述端面測(cè)量滑塊(9 )上固定有端面測(cè)量座(8 )，所述端面測(cè)量座(8 )上固定有尾部朝向分光鏡一側(cè)的端面測(cè)量頂尖(7)，所述端面測(cè)量頂尖(7)的軸線與分光鏡分出的最上方一條光線在同一直線內(nèi)，所述端面測(cè)量頂尖(7)的尾部固定有與所對(duì)光線垂直的端面測(cè)量反射鏡；所述尾座滑塊(11)上固定有尾座，所述尾座上固定有與端面測(cè)量頂尖(7)同軸的尾部頂尖(10);所述多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)還包括控制顯示主機(jī)(1)，所述控制顯示主機(jī)(1)與激光干涉儀(2)及步進(jìn)電機(jī)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置，具體為多功能大尺寸精密測(cè)量機(jī)，解決目前大尺寸精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)端部接觸式測(cè)量與影像非接觸式測(cè)量的問題，方案為：包括精密導(dǎo)軌，其側(cè)面固定工作平臺(tái)，導(dǎo)軌一端設(shè)有激光干涉儀、分光鏡及干涉鏡組，導(dǎo)軌上支撐有影像測(cè)量滑塊、端面測(cè)量滑塊和尾座滑塊；影像測(cè)量滑塊上固定有影像測(cè)量反射鏡組和攝像頭；端面測(cè)量滑塊上固定有端面測(cè)量頂尖，頂尖尾部固定有端面測(cè)量反射鏡；尾座滑塊上固定有尾部頂尖；還包括控制顯示主機(jī)，主機(jī)與激光干涉儀和步進(jìn)電機(jī)連接。優(yōu)點(diǎn)：1、可進(jìn)行接觸、非接觸兩種測(cè)量功能；2、節(jié)省使用空間；3、測(cè)量精度高。
【IPC分類】G01B11/00, G01B11/02
【公開號(hào)】CN205079734
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520872917
【發(fā)明人】晏浩, 李愛偉, 朱慶科, 馮香蘭, 王典澤, 巖君芳
【申請(qǐng)人】山西省計(jì)量科學(xué)研究院
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日