[发明专利]一种三激光组合测头及光束同面共点调校方法

说明书

本发明公开了一种三激光组合测头及光束同面共点调校方法，包括机架组件、第一激光束测量及调校组件、第二激光束测量及调校组件、第三激光束测量及调校组件以及下位机系统。2.机架组件主要包括带轴顶盖、上固定架、中调节架、下固定架、中心柱、底部安装盘和顶盖固定螺钉组，其中带轴顶盖可同其它旋转设备连接；第一激光束测量及调校组件、第二激光束测量及调校组件、第三激光束测量及调校组件三者的结构完全相同，分别可实现第一激光束、第二激光束和第三激光束的位姿调节和固定；通过视觉采集装置和测头自身的激光位移传感器，并以现有数控机床的运动轴线和运动平面为基准，分步骤实现三激光束同面共点位姿调校。3.本发明在任意时刻都能采集空间三点的数据，在进行空间扫描测量时，可以提高测量精度，并具有非接触、易于集成等优点，调校方法简单、易于操作，开发成本较低。

技术领域

本发明属于激光非接触式几何量精密测量技术领域，尤其涉及一种三激光组合测头及光束同面共点调校方法。

背景技术

基于激光三角法制成的点激光传感器具有结构简单、使用方便的特点，自身精度也能达到甚至突破微米量级，达到亚微米级，是一种提高制造质量和效率的较为理想的测量工具。目前这种传感器多采取扫描的方式进行，这必然会引入扫描动作的运动误差，如回转时的径向跳动，直线进给时的直线度误差等。这些误差有可能比精密零部件本身的制造误差还大，因此限制了三角法激光传感器的使用范围。

在制作多激光位移传感器组合测头方面，合肥工业大学高隽教授课题组研制了一种旋转对称式激光三角传感器，能在扫描时克服所遇的表面阶跃、不连续纹理，同时降低在激光出射方向上的颤动对测量结果的影响，这种方式的局限性体现在没有消减整个被测面上的运动误差；CN2013102463836公开了一种激光测量装置及其校准机构，安装着相对的两个激光位移传感器，这种激光对射的测量方式，有外径千分尺的测量优点，适合在测头静止的测量场合，但无法适应测头扫描场合。CN2018102599415公开了一种双量程复合的激光测头装置及其表面测量方法，可以在扩大激光测头的量程时，保证激光三角传感器的检测精度不受影响，但也没有考虑运动误差对测量结果的影响；CN20171444160264公开了一种多激光测头同步检测的方法，能解决多个同向排列的激光位移传感器的校准问题，但此时的多传感器并不是针对同一测量要素在使用，因此扫描测量时仍然存在运动误差的影响。

综上，目前研制的多数激光测头对扫描运动误差的考虑较少或者没有考虑，如若执行扫描测量动作，将影响检测结果，降低测量精度，因而限制了激光位移传感器的推广使用。

发明内容

为克服上述技术的不足，本发明的目的是在于提供一种三激光组合测头及光束同面共点调校方法，该装置具有操作方便，易于与旋转设备集成，并且能降低旋转设备运动误差所造成的影响，调校方法以常用高精度机床的运动平面为基准，精度较高，成本较低。

一方面，本发明提供了一种三激光组合测头，包括机架组件100；第一激光束测量及调校组件200；第二激光束测量及调校组件300；第三激光束测量及调校组件400和下位机系统。

机架组件是所有其他部件连接的基体，包括带轴顶盖101；上固定架102；中调节架103；下固定架104；中心柱105；底部安装盘106；顶盖固定螺钉组10；上固定架102；中调节架103和下固定架104三者的中间均设置了中心孔，与中心柱105进行过盈配合；带轴顶盖101可同其它旋转设备连接，即通过顶盖固定螺钉组107带动整个测头旋转。

第一激光束测量及调校组件200、第二激光束测量及调校组件300和第三激光束测量及调校组件400三者的结构相同，分别实现第一激光束601、第二激光束602和第三激光束603的位姿调节和固定，并且呈120度均匀安装在机架组件上。