[发明专利]一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法

说明书

本发明公开的一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；测微测头安装在XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；测微测头的测球与凸轮表面相接触；激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，角锥镜一接收的反射后X光路与测杆的轴向相平行；Z光路被角锥镜二接收，角锥镜二接收的反射后Z光路与测杆的轴向相垂直；角锥镜一和角锥镜二均设置在测微测头的测杆上。本发明采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，大大降低了测量过程的阿贝误差，同时光路的布置适用于多种类型凸轮的测量。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，涉及一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法。

背景技术

凸轮轴属于发动机的配气机构，其升程误差直接影响气门开闭间隙大小及配气效率，也是发动机噪声的影响因素之一。目前，凸轮测量方法主要依靠的是极坐标测量原理，即由精密主轴系统和高精度光栅编码器生成被测量凸轮回转角度的圆分度，由径向精密导轨和长光栅传感器在径向方向上扫描凸轮桃形面，最终由测量软件计算出凸轮参数的误差值。在此类仪器中，光栅尺不仅作为各坐标轴的测长单元，又作为各坐标轴运动的反馈控制单元，一般都布局在X、Y、Z导轨附近，远离凸轮被测点，由于导轨存在一定的角摆误差，以至产生较大的阿贝误差，大大降低了凸轮的测量精度。同时对于凸轮多个误差项的测量，现有测量原理对于不同凸轮的升程值测量无法避免测量光路间的位移影响，因而无法适用于多种凸轮的测量。

因此，提供一种能够提高凸轮的测量精度，且适用于多种凸轮的测量的基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了实现上述的发明目的，本发明提供一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法，采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，激光干涉测长光路布置在凸轮被测点附近，大大降低了测量过程的阿贝误差，同时光路的布置适用于多种类型凸轮的测量。为实现上述目的其具体方案如下：

一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置，所述凸轮位于凸轮轴上，在凸轮轴带动下做回转圆周运动，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；其中，

所述测微测头安装在所述XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；所述测微测头包括测杆和位于所述测杆前端的测球，所述测球与所述凸轮表面相接触；

所述激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；所述X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，所述角锥镜一接收的反射后X光路与所述测杆的轴向相平行；所述Z光路被角锥镜二接收，所述角锥镜二接收的反射后Z光路与所述测杆的轴向相垂直；所述角锥镜一和所述角锥镜二均设置在所述测杆上。

优选的，所述XZ轴运动装置包括X轴导轨，和滑动连接于X轴导轨的X轴滑块，Z轴导轨，和滑动连接于Z轴导轨的Z轴滑块；所述X轴导轨安装于所述Z轴滑块上；所述测微测头安装于所述X轴滑块上。

优选的，所述测微测头还包括测头座，所述测头座安装于所述X轴滑块上，所述测杆安装于所述测头座上。

优选的，所述分光镜分出的X光路依次经过平面镜一、平面镜二后，入射至所述角锥镜一，所述平面镜一和所述平面镜二对各自的入射光路均进行90°反射。

优选的，所述凸轮包括盘形凸轮，所述测球与所述盘形凸轮侧表面相接触。

优选的，所述凸轮包括圆柱凸轮，所述圆柱凸轮上具有曲线槽，所述测球与所述曲线槽下端面和内底面相接触。

本发明还提供了一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置的测量方法，其包括如下步骤：

步骤一、在所述凸轮轴一侧布置XZ轴运动装置及测微测头，并搭建激光干涉测长双光路；