[发明专利]调整激光位移传感器的出射激光束通过回转中心的方法

摘要

本发明提供一种调整激光位移传感器的出射激光束通过回转中心的方法，主要用于提高大型内孔特征的半径和轮廓参数的非接触式扫描测量精度，属于测量技术领域。该方法的实现过程需要借助于二维位移台和高精度圆环。该方法所包括的步骤为：(1)将测量装置安装于二维位移台上，并将其放置于圆环的内部；(2)通过测量装置的回转、激光位移传感器的输出以及二维位移台的运动，使回转台的回转轴线与圆环的几何轴线重合；(3)旋转调节手柄使激光位移传感器沿着与其出射激光束垂直的方向移动，直到出射激光束通过回转台的回转中心为止。本发明原理简单、使用方便，解决了大型内孔特征扫描测量过程中的关键问题，有助于提高其测量精度。

主权项

1.一种调整激光位移传感器的出射激光束通过回转中心的方法，该方法所依托的测量装置包括激光位移传感器(1)、一维平移台(3)、传感器连接件(4)、回转台(5)和测量臂(6)；回转台(5)能够绕自身的回转轴线(7)进行360°整周回转；测量臂(6)的一端通过轴孔套装在回转台(5)的输出轴上，另一端通过安装板固定一维平移台(3)，并且使一维平移台(3)的一维工作台面(8)的运动方向与测量臂(6)的长度方向垂直；将传感器连接件(4)通过螺栓固定在一维平移台(3)的一维工作台面(8)上，将激光位移传感器(1)通过螺栓安装在传感器连接件(4)上，并调整激光位移传感器(1)的空间方位，使其出射激光束(2)的方向与测量臂(6)的长度方向平行，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤一、将测量装置固定在二维位移台(12)上，二维位移台(12)能够产生两个垂直方向上的直线运动；在开始调整前，将测量臂(6)所处的位置记为a，并将位置a处的回转台(5)中编码器的输出角度记为0°；然后将一个圆环(11)套装在二维位移台(12)和测量装置的外围，调整圆环(11)的几何轴线与回转台(5)的回转轴线(7)平行；以圆环(11)的几何中心为坐标原点建立平面直角坐标系，其x轴和y轴的方向分别与二维位移台(12)的两个垂直运动方向平行；步骤二、启动激光位移传感器(1)，使其出射激光束(2)投射在圆环(11)的内圆柱面上，记录此时激光位移传感器(1)的输出，将该输出记为L₁；然后控制回转台(5)带动测量臂(6)旋转到180°的位置b处，记录位置b处的激光位移传感器(1)的输出，将该输出记为L₂；计算Δy＝L₁‑L₂的值，如果Δy>0，说明L₁>L₂，则控制二维位移台(12)向y轴正方向移动，移动距离为(L₁‑L₂)/2；如果Δy<0，说明L₁<L₂，则控制二维位移台(12)向y轴负方向移动，移动距离为(L₂‑L₁)/2；重复此步骤的上述操作，直到Δy的值接近于激光位移传感器(1)的标称精度值，此时可以认为L₁与L₂的值相等，并将此时的状态定义为回转台(5)的回转中心位于x轴上；步骤三、控制回转台(5)带动测量臂(6)旋转到90°的位置c处，记录位置c处的激光位移传感器(1)的输出，将该输出记为L₃；然后控制回转台(5)带动测量臂(6)旋转到270°的位置d处，记录位置d处的激光位移传感器(1)的输出，将该输出记为L₄；计算Δx＝L₃‑L₄的值，如果Δx>0，说明L₃>L₄，则控制二维位移台(12)向x轴负方向移动，移动距离为(L₃‑L₄)/2；如果Δx<0，说明L₃<L₄，则控制二维位移台(12)向x轴正方向移动，移动距离为(L₄‑L₃)/2；重复此步骤的上述操作，直到Δx的值接近于激光位移传感器(1)的标称精度值，此时可以认为L₃与L₄的值相等，并将此时的状态定义为回转台(5)的回转中心位于y轴上；步骤四、经过上述步骤二和步骤三，使得回转台(5)的回转轴线(7)与圆环(11)的几何轴线重合；旋转一维平移台(3)的调节手柄(10)，使激光位移传感器(1)沿着垂直于其出射激光束(2)的方向运动，同时记录激光位移传感器(1)的输出，当该输出达到最大值时，停止旋转一维平移台(3)的调节手柄(10)并拧紧锁紧螺钉(9)，则此时激光位移传感器(1)的出射激光束(2)通过回转台(5)的回转中心；在步骤四的调整过程中，当激光位移传感器(1)的出射激光束(2)逐渐逼近回转台(5)的回转中心时，激光位移传感器(1)的输出将会逐渐变大；当激光位移传感器(1)的输出第一次达到最大值时，则反向旋转一维平移台(3)的调节手柄(10)并比较激光位移传感器(1)的输出，进行反复移动和比较，直到相邻被测点处的激光位移传感器(1)的输出无突变时，则停止旋转调节手柄(10)，并拧紧锁紧螺钉(9)进行锁紧和防松，此时激光位移传感器(1)的出射激光束(2)正好通过回转台(5)的回转中心，从而实现了调整激光位移传感器(1)的出射激光束(2)通过回转中心的方法。