[发明专利]工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置及方法

权利要求书

1.一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置，用于大型轴系工件的在位测量，其特征在于，包括安装在四维调整基座上的变焦光管，以及分别安装在待测件两侧轴孔端面内的两个辅助测量工装；

其中，所述的变焦光管包括固定透镜组、调焦透镜组、分光镜、光纤点光源及自准直探测器；

四维调整基座用于调节变焦光管的两维平移自由度及两维角度倾斜自由度，

光纤点光源连接在变焦光管后端的焦点处，自准直探测器安装在变焦光管的侧面经分光镜转折形成的分光焦点处；

所述的辅助测量工装包括旋转轴、定心探测器、平面反射镜、测头安装支架、径跳测微头、端跳测微头、径向平移调整机构及角度倾斜调整机构。

所述径向平移调整机构通过调节支腿径向顶紧圆孔内壁的方式安装在轴孔内侧非配合面处，角度倾斜调整机构安装在径向平移调整机构内，旋转轴安装在角度倾斜调整机构内，径跳测微头及端跳测微头通过测头安装支架连接在旋转轴的转轴上，所述定心探测器的靶面及平面反射镜垂直回转轴线安装在旋转轴的中孔中心，

其中，所述径向平移调整机构用于调节旋转轴的两维径向偏移，所述角度倾斜调整机构用于调节旋转轴的两维角度倾斜。

所述径跳测微头用于测量轴孔内圆中心与旋转轴回转轴线的位移偏差，所述端跳测微头用于测量轴孔外端面与旋转轴回转轴线的垂直偏差，

所述定心探测器用于探测变焦光管投射聚焦的光斑，并解算出旋转轴回转轴的旋转中心，

所述平面反射镜用于变焦光管的自准直测量模式，实现对平行光的原路反射，平面反射镜带有中孔，包括安装在靠近变焦光管的辅助测量工装上的近端平面反射镜，以及安装在远离变焦光管的辅助测量工装上的远端平面反射镜，

且近端平面反射镜中孔直径大于远端反射镜中孔直径，使得变焦光管可以同时测量两个平面反射镜的垂直偏差。

2.根据权利要1所述的一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置，其特征在于，所述的变焦光管中的调焦透镜组可沿光轴方向移动调节，从而使得所述光纤点光源投射聚焦在所述变焦光管镜头前至无穷远位置，即所述变焦光管具有激光投射聚焦模式和自准直测量模式。

3.根据权利要2所述的一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置，其特征在于，所述的调焦透镜组调节过程中光轴直线性优于3″。

4.根据权利要3所述的一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置，其特征在于，在自准直测量模式，光纤点光源出射光经平面反射镜反射原路返回变焦光管内成像在自准直探测器上，自准直模式测量精度优于1″。

5.根据权利要1所述的一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置，其特征在于，所述的定心探测器采用无线方式。

6.一种如权利要求1-5中任一种权利要求所述的一种工件两侧轴孔外端面与轴线垂直偏差的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10，安装待测件的测量装置，所述测量装置包括变焦光管、四维调整基座及两个辅助测量工装，所述待测件包括近端轴孔及远端轴孔；

步骤S20，将两个辅助测量工装分别架设近端轴孔及远端轴孔内非配合面处；

步骤S30，分别调整两个辅助测量工装，使辅助测量工装上的旋转轴线与各自轴孔中心重合且垂直于轴孔端面；

步骤S40，架设变焦光管于近端轴孔附近，使用变焦光管的激光投射聚焦模式，反复调整光管位置，使光管光轴与近端轴孔及远端轴孔中心重合；

步骤S50，变焦光管切换为自准直测量模式，同时测量两个辅助测量工装上平面反射镜与光轴的垂直偏差，即为两轴孔外端面与轴线的垂直偏差误差。