[发明专利]一种光幕式轴类零件测量仪测头装置及其测量方法有效

专利信息
申请号: 201710436660.8 申请日: 2017-06-12
公开(公告)号: CN106989682B 公开(公告)日: 2019-08-30
发明(设计)人: 周传德;冯淼;何高法;孟明辉;张杰;田有毅 申请(专利权)人: 重庆科技学院
主分类号: G01B11/08 分类号: G01B11/08
代理公司: 重庆蕴博君晟知识产权代理事务所(普通合伙) 50223 代理人: 王玉芝
地址: 401331 重*** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 光幕式轴类 零件 测量仪 装置 及其 测量方法
【权利要求书】:

1.一种光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:包括具有两根支撑杆(8)的U型基架(9)和沿光线方向依次设置的平行光源(1)、位于同一竖直方向上的两个平面镜组(7)、位于同一竖直方向上的两个线阵CCD传感器(3);所述平面镜组(7)由两个平行且镜面相对设置的平面镜组成,其中所述平面镜与光线之间的夹角为45度;平行光源(1)产生低发散角的平行光,被待测量轴类零件(2)遮挡并且经过两个平面镜组(7)光路改造后产生光斑的上下边缘由两个线阵CCD传感器(3)采集;

所述两个平面镜组(7)、两个线阵CCD传感器(3)沿U型基架(9)上一根支撑杆的精密丝杆导轨(10)相向滑动和锁定,其中平行光源(1)的照射方向与线阵CCD传感器(3)的导轨面垂直,线阵CCD传感器(3)的光轴与线阵CCD传感器(3)的导轨面垂直。

2.根据权利要求1所述的光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:沿所述平行光源(1)的光线方向设有用于放大平行光源光线的第一放大镜片组(5),该第一放大镜片组(5)位于平行光源(1)和待测量轴类零件(2)之间。

3.根据权利要求2所述的光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:所述对应的平面镜组(7)和线阵CCD传感器(3)之间分别设有第二放大镜片组(6),该第二放大镜片组(6)用于放大经平面镜组(7)改造后的光线。

4.根据权利要求3所述的光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:所述第二放大镜片组(6)和线阵CCD传感器(3)之间还设置有滤光片。

5.根据权利要求4所述的光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:所述第一放大镜组(5)和第二放大镜组(6)均由两块平行的平凸透镜组成,且所述两块平凸透镜的平面相对,球面相背。

6.根据权利要求5所述的光幕式轴类零件测量仪测头装置,其特征在于:还包括用于固定平行光源(1)和第一放大镜片组(5)的光源架(11)以及两个用于固定平面镜组(7)、第二放大镜片组(6)和线阵CCD传感器(3)的CCD传感器架(12);所述光源架(11)和两个CCD传感器架(12)分别套设在U型基架的不同支撑杆(8)上并且沿支撑杆的精密丝杆导轨(10)相向滑动和锁定;

所述光源架(11)为矩形腔体结构,其从前到后依次开设有用于放置平行光源(1)的圆形定位槽(111)以及与第一放大镜片组(5)形状相适配的第一弧形通槽(112),所述平行光源(1)固定在圆形定位槽(111)内,所述第一放大镜片(5)组固定在第一弧形通槽(112)内;

所述CCD传感器架(12)为矩形腔体结构,其从前到后依次开设有与平面镜组(7)形状相适配的45度通槽(121)、与第二放大镜片组(6)形状相适配的第二弧形通槽(122)、与滤光片形状相适配的矩形通槽(123)、与线阵CCD传感器(3)形状相适配的定位凹槽(124);所述平面镜组(7)固定在所述45度通槽(121)内,第二放大镜片组(6)固定在所述第二弧形通槽(122)内,滤光片固定在所述矩形通槽(123)内,线阵CCD传感器固定在定位凹槽(124)内。

7.根据权利要求6所述的测头装置测量轴类零件直径的测量方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一、用标准件标定零点,将直径为X(mm)的标准件放入待测区域,平行光源(1)产生的平行光被标准件遮挡后的光斑,分别照入上下两个平面镜组(7),经平面镜组改造和第二放大镜片组放大后光斑的上下边缘由两个线阵CCD传感器(3)采集,最终在线阵CCD传感器(3)上成像,其阴影分别被两个线阵CCD传感器(3)接收并将信号传递给计算机,由计算机算出其所在上下边缘像素点的位置,标定为零点A1、A2;

步骤二、将待测量轴类零件放入待测区域,其阴影部分会相对于标准件产生变化,计算机算出其上下边缘的像素点位置A3、A4,则待测轴类零件的直径为:X+[|A1-A3|+|A2-A4|]×K,其中K=D/β,D为线阵CCD传感器(3)的光敏像元间距;β为第二放大镜片组(6)的放大倍数,β的理论值为第二放大镜片组(6)中平凸透镜较大焦距与较小焦距的比值;

步骤三、对第二放大镜片组(6)的放大倍数β进行标定,由于CCD传感器架(12)加工及安装误差,使得第二放大镜片组(6)的放大倍数与理论值存误差,需对β进行标定,先对直径为X(mm)标准件进行检测,得出上下边缘两个边界点,记录像素点位置x1、x2。再对直径为X+1(mm)标准件进行检测,记录像素点位置为x3、x4。则第二放大镜片组的放大倍数为:

<mrow><mi>&beta;</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo>&lsqb;</mo><mo>|</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>3</mn></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><mo>|</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>4</mn></msub><mo>|</mo><mo>&rsqb;</mo><mo>&times;</mo><mn>0.007</mn></mrow><mn>1</mn></mfrac><mo>;</mo></mrow>

步骤四、被标定后的第二放大镜片组(6)的放大倍数β返回步骤二,计算出待测量轴类零件的直径。

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