[发明专利]激光扫描式发动机凸轮轴轴径测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种激光扫描式发动机凸轮轴轴径测量装置，其特征在于，包括依次设置的：准直激光光源(1)、扫描平晶(2)、透镜(5)和光电接收器(6)，所述的扫描平晶(2)通过直流伺服电机(3)驱动运转，所述的直流伺服电机(3)与光电接收器(6)之间连接有用于对光电信号进行放大整形、计数和电机控制的信号处理及控制电路(7)，所述的扫描平晶(2)和透镜(5)之间用于放置被测凸轮轴(4)。

2.根据权利要求1所述的激光扫描式发动机凸轮轴轴径测量装置，其特征在于，所述的准直激光光源(1)是由二极管激光器、光纤和光纤准直器组成，二极管激光器产生的光线沿光纤传至光纤准直器后出射。

3.根据权利要求1所述的激光扫描式发动机凸轮轴轴径测量装置，其特征在于，所述的被测凸轮轴(4)是安装在精密回转轴系上。

4.一种用于权利要求1所述的激光扫描式发动机凸轮轴轴径测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将被测凸轮轴安装在精密回转轴系上，通过轴系上的圆光栅传感器读出回转角度，以确定凸轮轴轮廓渐开线对应的相位信息；

2)将扫描平晶通过夹持装置安装在直流伺服电机上作匀速转动，光源发出准直激光光束透射扫描平晶后，对设定范围进行扫描；

3)设：激光光束刚刚进入扫描区的时刻为t₀，激光光束刚被凸轮轴遮挡时刻为t₁，激光光束离开凸轮轴另一边缘时刻为t₂，t₀+T时刻表示下一测量周期的开始；

4)计算被测凸轮轴的直径d：

最大入射角由扫描平晶的长度L和宽度D决定，即

θmax=π2arctanDL]]>

设外界折射率为1，平晶材料折射率为n，则扫描光束的偏移量S与入射角θ的关系为：

S=D*sinθ*(1-cosθ/n2-sin2θ)]]>

最大扫描区域为

H=2DD2+L2*(L-DL(n2-1)L2+n2D2)]]>

通过计时电路测量得到，扫描平晶转动一周的时间T的对应角度为2π

t_i时刻的入射角其中i＝1，2；θ₀为t₀时刻光束照射到平晶工作表面的入射角

被测凸轮轴的直径为

d=D*sinθ2*(1-cosθ2/n2-sin2θ2)-D*sinθ1*(1-cosθ1/n2-sin2θ1).]]>