[发明专利]一种回转中心间距测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法，具体涉及一种回转中心间距测量方法。

背景技术

回转工作台的回转中心到某平面的距离，是机械领域中的一种重要物理量。然而在测试过程中回转工作台的回转中心是一个抽象的空间点，点的选取与计算均有很大难度。目前多采用干涉条纹方法和半导体方法进行测量，中国专利公开了“用于干涉式间距测量的设备”(公告号为：CN 103512505 A)和“间距测量装置”(公告号为：CN 201844805 U)两种方案，然而采用干涉方法对实验环境要求极为苛刻，且在条纹的记录中易出现“明暗”条纹计数的不确定性，而采用纯装置测试则需要依靠一些特殊材料的特殊特性，而材料在反复使用过程中，其特性值往往不是常量，这均给测量带来较大的误差和不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方便、操作环境要求较为宽松的回转中心测量装置，并基于此装置提供了一种基于回转中心间距精确测量方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种回转中心间距测量方法，包括导轨、设置在导轨上的位移台、设有激光器的回转工作台、目标平面以及设置在目标平面上的相机；所述导轨平行设置在目标平面正上方，所述回转工作台设置在位移台上，所述位移台通过丝杠螺母副设置在导轨上，所述回转工作台轴线与导轨轴线在同一水平面内垂直，所述相机型号为CCD/CMOS板级相机，所述位移台、激光器的中心与回转工作台的回转中心重合，还包括激光位移传感器，所述激光位移传感器设置在位移台上。

本发明间距精确测量方法步骤如下：

①建立XYZ坐标系将待测距离D分成d₁和d₂两部分来进行分段测量，其中d₁是回转工作台的回转中心与相机上表面的距离，d₂是相机上表面与目标平面的距离；

②确定初始位置，使回转工作台的回转中心位于点M₁，测量光斑位于相机靶面上的点A；

③使回转工作台的回转中心沿X方向移动L，到达点M₂，回转工作台旋转角度θ，使激光束重新照射在相机靶面上，并记相机靶面上的新光斑为点B；

④得到直角梯形M₁M₂BA，由几何关系有式中M₁M₂的长度L由安装于导轨上的光栅尺测量，BA的长度δ通过对相机上的光斑图像求解，回转工作台的旋转角度θ通过自准直仪或圆光栅测量；

⑤对d₁进行不确定度分析与传播计算；

⑥将相机水平放置于目标平面上，再将激光位移传感器放置于相机上方进行测量，并记录此时的激光位移传感器示数h₁，将相机从目标平面上卸下，读取并记录此时的激光位移传感器示数h₂，得到d₂＝h₁-h₂；

⑦对d₂进行不确定度分析与传播计算；

⑧在完成d₁和d₂的测量后，计算出回转工作台的回转中心到目标平面的距离D＝d₁+d₂，并得出D的合成不确定度。

本发明的积极效果如下：本发明测量结构简单，稳定性好，通过激光的光斑可以实现对空间回转轴到指定平面距离的精确测量；本发明通过激光光斑定点构造直角梯形的方式可有效的将测量不确定度控制在很小的范围(约10μm左右)；因可以通过阈值算法确定光斑中心，故本发明对激光光源的光斑大小要求不高；本发明光源可用其它平行光代替，故对光源要求也不高，这就有效的提升了使用范围，降低了使用条件；本发明采用离线式测量，各运动部件的运动精度可以通过算法补偿，这就扩大了其适用的用途，对于有类似需求的测量有指导意义。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明E_y、E_roll对相机靶面上光斑位置影响示意图；

图3为本发明E_z对相机靶面上光斑偏差影响示意图；

图4为本发明E_yaw对相机靶面上光斑位置影响示意图；

图5为本发明测量与合成不确定度关系示意图；

图6为本发明激光位移传感器结构示意图；