[发明专利]激光准直测量形位公差的方法

说明书

本发明属于激光准直测量方法，特别是一种使用组合式激光准直测量仪，来实测大尺寸零件的形位公差的激光准直测量形位公差的方法。

目前国内生产车间在测量大尺寸零件的同心度，直线度，平行度、平面度、垂直度时，仍在沿用拉钢丝放假轴、用大平尺、大角尺等方法。此方法使用时测量精度不理想，测量工序繁杂，费时，因此，机械工厂，尤其是重型机械厂需要在车间现场有实用的、简捷的、高精度的测量形位公差的方法。

本发明的目的是提供一种使用激光准直测量仪来实测大尺寸零件的形位公差的激光准直测量方法。即可测量距离大于20M，分辩率优于1/000mm的工件，自动完成大尺寸零件形位偏差测量，且可在生产现场实现测量的激光准直测量形位公差的方法。克服上述的原来在测量大尺寸零件的同心度，直线度，平行度、平面度、垂直度时使用原有的仪器和方法的缺点和不足。

本发明的目的是这样实现的：

采用一种激光准直测量仪，它由激光发射部分和激光位敏探测部分组成，激光发射部分是Ga-Al-As长距离激光发射管，装在四自由度光学云台中，此云台又支承在落地支架上，Ga-Al-As激光发射管由电源供电；激光位敏探测部分由内装PIN-SC硅光伏效应四轴线型位敏探测器的接收器插入靶芯中，其外为绝缘套，它的光电放大电路装设在其上的线路板上；放大后的光/电信号经由电缆9送入A/D转换放大盒，经过其内部电路的采集、保持、转换及输出控制，信号从放大盒上的62芯接口引出电缆与控制微机相联。(图1)

测量值也可由激光位敏探测器运算电路给出。

本发明中使用的激光发射管为Ga-Al-As半导体二极管，红色可见光，作用距离20M、40M两种规格，是定向开发的关键光电子器件。本发明中使用的激光探测器为PIN-SC系列硅光伏效应二极管，它由四个分立元件组成，当激光光照射在探测器不同位置时，可显示出二维坐标(X、Y，有方向判断)读数；当激光光点照射在中心位置时，显示值为O(0，0)。这就是本发明中的调零和对中技术的硬件支持。这种二维坐标读数的激光探测器只感测出激光光斑的能量中心，和光斑的大小和形状无关。本发明中使用的PIN-SC硅光伏效应位敏探测器第三个特点是在90％的有效面积上，保持99.9％的绝对精度，它作为模拟量器件的位置探测精度只受光点位置和A/D转换驱动放大电路放大倍率的限制。本发明中，A/D转换驱动放大电路放大倍率已设计成0.01mm对应输出电压＞10mV，则本仪器的精度可达到0.001mm(1μm)。

本发明的技术方案还可用附图作更加具体详细的阐述。本发明使用的激光准直测量仪如图1所示，图中1是激光发射器，作成插入式靶芯，在靶芯内装有Ga-Al-As激光发射管2，由电源3供电。图中4是四自由度光学云台，此云台又支承在落地支架5上，设置1、2、3、4、5全套装置，就可校正得出基准直线13，一旦基准直线建立，就可对被调整对象14的形位公差作出实测，此时只需将激光探测器靶芯6支撑在被调对象14相应的基准点上，就可立刻读出X、Y两个方向的偏差，边调整，边复验直到合格为止。图1显示的激光探测器靶芯6，内装PIN-SC硅光伏效应四轴线型位敏探测器7及光放大电路8，放大后的光/电信号经由电缆9送入A/D转换放大盒10，经过其内部电路的采集、保持、转换及输出控制，信号从放大盒10上的62芯接口引出电缆11与控制微机12相联，由软件控制微机工作并自动完成测量。为了运用微机进行控制和操作设计一套功能齐全与工艺要求相匹配的软件系统支持运行，微机能自动检测出偏差及调整量，在微机屏幕上以汉字，图形显示，实时的数字文字说明，便于中国人使用。图1中基准直线13的校正，是通过O₁-O₂-O₃三点共线得出。

本发明的方法：

图2是本发明特殊使用操作方法的详解，具体作法是二次瞄准，测量、计算再次瞄准而达到三点共线，建立测量基准直线20(即图1中的基准直线13)。对照图2详解作法如后：图2中的2是激光发射管，15是双柱式导向支架，在双柱式导向支架15上安装PIN-SC硅光伏效应四轴线位敏探测器7，基准直线必经的二点为O₂、O₃，即O₂、O₃在基准直线20上，它的光点中心为O₁′ 。如何将O₁′ -O₂-O₃三点共线的熟练掌握，是运用本发明的基本技能，应牢固掌握熟练操作。