[发明专利]一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置

说明书

技术领域

本发明属于光电检测领域，涉及一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置。

背景技术

对工件螺纹的检测，国内外业内人士都提出了多种检测方法，但大多都以接触式检测手段为主，接触式测量方法都有测量精度差、费时耗力、对检测人员要求高等问题。而非接触检测主要有面阵CCD成像检测方法、线阵CCD扫描检测法，这些方法都只能检测外螺纹。

而基于激光位移传感器的检测方法能够检测管形工件的内螺纹(参见发明专利申请公开说明书《一种油管螺纹的自动检测方法及其检测装置》，申请号：200410021189.9)。如图1所示，单元11为待测内螺纹的管形工件，单元12为激光位移传感器，单元13为将传感器12与直线运动机构固定用的法兰盘，单元14为单元12发出的激光光束。单元14直射在单元11的被测内螺纹表面，形成漫反射像，再由单元12的接收设备对该漫反射像进行光电信号转换，进而推算出单元12到单元11的被测内螺纹表面的位移，最终使用曲线拟合、数值分析、微分积分等数学分析方法推算出被测内螺纹的多项参数。但这种检测方法必须将单元12置于单元11内部才能进行检测，由于单元12的几何尺寸大，通常被测工件单元11内径需要大于140mm单元12才能水平进入，该种方法无法测量内径小的管形工件内螺纹。

发明内容

为了克服原发明只能检测内径大于140mm的管形工件内螺纹的技术不足，提供一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置。该方法不必将单元11置于管形件内部就能够进行检测，适用于较小管形工件内螺纹的检测。

本发明在保留原发明基于激光位移传感器的检测内螺纹的装置和方法的基础之上增加了单元24和单元25，使得该检测装置不必将体积较大的激光位移传感器单元22置于待测管形工件单元21内部就能检测其内螺纹，只要体积很小的棱镜单元25，或者其它能够完成相同反射功能的光学元件能够进入该待测管形工件单元21内部即可。待测管形工件单元21内径≥30mm都可以使用本发明提及的方案，使得原有的基于激光位移传感器的检测内螺纹方法具有更广泛的检测范围。

如图2所示，一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置的构成有：激光位移传感器单元22通过法兰盘单元23与直线运动机构固定连接，直线运动机构可以是精密位移平台、液压位移平台等能够提供直线运动的机械装置；其特征在于，其还有：单元22的前端通过刚性的金属支架24固定一个外形为等腰直角三角形的棱镜单元25，单元25的斜面为平面镜，该平面镜是能够将作为入射光线26全反射的平面镜，单元25的斜面需要保证入射光线26的入射角及反射角都为45度；通过直线运动机构的水平直线运动能够将单元24和单元25置于待测内螺纹的管形工件单元21的内部，需要保证单元24与单元21的中心轴线保持平行。

一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置的动态工作过程如下：

一种基于激光位移传感器的管形件内螺纹检测装置的激光位移传感器单元22通过法兰盘单元23与直线运动机构固定连接，直线运动机构可以是精密位移平台、液压位移平台等能够提供直线运动的机械装置；单元22的前端通过刚性的金属支架24固定一个外形为等腰直角三角形的棱镜单元25，单元25的斜面为平面镜，该平面镜是能够将作为入射光线26全反射的平面镜，单元25的斜面需要保证入射光线26的入射角及反射角都为45度；通过直线运动机构的水平直线运动能够将单元24和单元25置于待测内螺纹的管形工件单元21的内部，需要保证单元24与单元21的中心轴线保持平行；单元22发出的直射激光光束26首先射向单元25，经过单元25的平面镜的90度反射成为激光光束27，然后该激光光束27最终到达单元21的被测内螺纹表面并形成漫反射光斑，单元25还能够将该漫反射光斑反射成为一个镜像光信号；单元22内部接收设备将该光信号进行光电信号转换，将最终得到的代表入射光线26和激光光束27所传播过的直线路径数据传送至微型计算机；如图3所示，将该直线路径数据连线后即为单元21内螺纹的轮廓曲线31。对内螺纹的轮廓曲线31进行进一步的曲线拟合、数值分析、微分积分等数学分析方法推算出单元21内螺纹的螺距、齿高、齿顶截距、齿根截距、齿形半角、锥度和中径参数。

所述的激光位移传感器单元22，可以根据具体的检测需求选用精度不同的型号，需要较高检测精度时选用分辨率为1μm、精度为5μm的商品，反之可选择分辨率为10μm、精度为50μm的商品；