[发明专利]一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置

说明书

本发明提供一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，包括：底座单元、准直系统、探测系统、反射镜单元；底座单元包括磁吸基底和水平调节旋钮；准直系统包括镜管和设置在镜管内的半导体激光器、孔径光阑、聚焦透镜组、偏振分光镜、1/4波片、准直透镜和自适应调节装置；探测系统包括四象限探测器、光斑位置显示屏、信号处理单元以及电源；反射镜单元包括反射镜、磁吸底座；磁吸基底直接与镜管连接；镜管中的偏振分光镜一侧通过准直透镜连接四象限探测器，另一侧通过1/4波片连接反射镜；电源和信号处理单元设置在磁吸基底内，电源和信号处理单元分别通过电源线连接半导体激光器、四象限探测器、光斑位置显示屏和自适应调节装置。

技术领域

本发明涉及激光准直测量技术领域，具体而言，尤其涉及一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置。

背景技术

随着现代科学技术的发展，传统的计量手段已经无法满足生产实际的需要，迫切要求开发精度高、使用方便，适用于生产现场的形位及运动误差测量设备。近年来，以准直激光束作为直线基准的测量方法得到了很大发展，激光准直技术在直线度、同轴度、平面度、平行度等形位误差测量中得到了广泛的应用，准直技术的研究是计量测试的重要研究领域之一。

激光准直由于其测量精度高、易操作、测量稳定性高等优点，近年来广泛被应用在小角度测量、机床导轨的平行度、直线度、平面度等的测量、内外圆同轴度的测量以及水电站大坝的状态检测和隧道修建等领域。当前用于现场加工钢结构件的铣床，其回转臂的姿态测量多使用激光的方法，通过在铣床中心设置标靶，通过人眼观察激光光斑在镖靶上的位置来判断超长回转臂的姿态。当回转臂较长(大于20米)时，人眼判断镖靶上光斑位置变化的误差较大，精度较低，且无法实时测量回转臂的姿态。此外，对于超长回转臂，小角度姿态的变化都会导致过大的光斑漂移，而现有激光准直装置无法在测量过程中根据姿态的变化情况自动调节测量范围。

发明内容

根据上述提出现有激光准直装置无法在测量过程中根据姿态的变化情况自动调节测量范围的技术问题，而提供一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置。本发明具有测量精度高、量程范围大、自适应性强、调节方便等特点，可应用于臂长超过20m的超大构件加工铣床，解决当前缺乏超长回转臂姿态大范围、高精度、实时测量装置的难题。

本发明采用的技术手段如下：

一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，包括：底座单元、准直系统、探测系统、反射镜单元；其中：

底座单元，包括磁吸基底和水平调节旋钮；

准直系统，包括镜管和设置在镜管内的半导体激光器、孔径光阑、聚焦透镜组、偏振分光镜、1/4波片、准直透镜和自适应调节装置；

探测系统，包括四象限探测器、光斑位置显示屏、激光器电源线、信号处理单元、四象限探测器电缆线以及电源；

反射镜单元包括反射镜、磁吸底座；

磁吸基底直接与镜管连接；镜管中的偏振分光镜一侧通过准直透镜连接四象限探测器，另一侧通过1/4波片连接反射镜；电源和信号处理单元设置在磁吸基底内，电源和信号处理单元分别通过激光器电源线连接半导体激光器，通过四象限探测器电缆线连接四象限探测器，通过电缆线连接光斑位置显示屏和自适应调节装置。

进一步地，所述准直系统中：

孔径光阑和聚焦透镜组用于进一步调整光路，消除光束外围杂散光并将光束聚焦在不同距离上；

偏振分光镜和1/4波片用于是将半导体激光器发出的光束分为p光和s光，其中，s光被偏振分光镜反射通过1/4波片，后由反射镜反射回，再经1/4波片偏振为p光后通过偏振分光镜经准直透镜聚焦在四象限探测器探测窗口上。

进一步地，所述聚焦透镜组包括固定端聚焦凸透镜、自由端聚焦凸透镜。