[实用新型]一种激光自动准直装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光自动准直装置，用于为内孔及孔系零件提供测量基准。 

背景技术

孔轴类配合的零件在机械行业、航空领域、海洋船舶等各种领域广泛使用，据报道孔轴类零件占据着60%的比重。英国皇家研究机构的一份调查报告指出，50%以上的机器故障都是由于传动设备联轴器不对中引起的。在电力、石化、机械加工等行业，气轮机、风机、电机、压缩机、泵和机床等旋转机械的轴系在安装和维修时都要进行对中测量，是否对中直接影响机组的正常运行，而有效测量孔轴类零件的同轴度是确保该类零件有效工作的前提和基础。 

很多孔类零件有严格的加工基准和测量基准，但还有一部分特殊的孔类零件是没有测量基准的，甚至没有统一的加工基准，如飞机襟副翼连接用超长孔系零件，通过长钻镗孔来实现，加工过程中由于钻头太长，产生抖动，加工基准随着孔的延伸而产生浮动，这类零件更加没有统一的测量标准。如何针对这种超长孔零件、孔系零件设定一个统一的测量基准是行业内的一个难题，而这个难题在航空、航天、船舶制造、重型机床等领域尤为突出。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种激光自动准直装置，实现超长孔系零件首尾孔截面的中心自动调节功能，从而建立起以首尾孔截面中心为两个准直点的准直中心线的自动确立过程，定位快速，测量基准确定准确。 

本实用新型的技术方案：一种激光自动准直装置，包括四维电动平台、激光器、PSD传感器和三爪自定心卡盘，激光器安装在四维电动平台上，激光器发出的激光束方向与超长孔系零件孔的轴向一致，PSD传感器安装在三爪自定心卡盘上，PSD传感器的UV坐标中心点与和三爪自定心卡盘的物理中心点重合，三爪自定心卡盘卡在超长孔系零件的孔截面上。 

本实用新型的有益效果：采用由四维电动平台、激光器、PSD传感器和三爪自定心卡盘构成的激光自动准直装置，激光能够快速定位，测量基准确定准确，采用这种装置不仅可以避免以往人工塞规等方法确定基准而产生的误差，而且提高了工作效率。 

附图说明

图1 为本实用新型在测量过程中的示意图。 

具体实施方式

如图1所示，一种激光自动准直装置，包括四维电动平台101、激光器102、PSD传感器103和三爪自定心卡盘104，激光器102安装在四维电动平台101上，激光器102发出的激光束方向与超长孔系零件105孔的轴向一致，PSD传感器103安装在三爪自定心卡盘104上，PSD传感器103的UV坐标中心点与和三爪自定心卡盘104的物理中心点重合，三爪自定心卡盘104卡在超长孔系零件105的孔截面上。 

测量时，将固连PSD传感器103的三爪自定心卡盘104卡入超长孔系零件105最远端的孔截面中，打开三爪自定心卡盘104的卡爪，使得三个卡爪完全接触远端孔的内壁面；激光器102固连在四维电动平台101上，激光器102的回转运动中心点为点O，通过控制四维电动平台101来调节激光器102，使得激光器102发射的激光穿过超长孔系零件105的其他孔，直到激光照射到PSD传感器103的中心点O₂为止。通过辅助手段测取远端孔截面的中心O₂到激光回转运动中心点O的距离，并自动输入到PC机软件系统中。移动PSD传感器103和三爪自定心卡盘104到近端孔，此时，激光器102发射的激光打在近端孔范围内的点O₁’上，而不在近端孔的孔中心O₁上，打开三爪自定心卡盘104的卡爪，使得三个卡爪完全接触近端孔的内壁面，通过辅助手段测取近端孔的中心点O₁到激光回转运动中心点O的距离，并自动输入到PC机软件系统中。激光器102以远端孔截面的中心O₂为支点旋转，利用四维电动平台101上的调节数学模型计算出四维电动平台101的调节量即X、Y轴的平移量△X、△Y和绕X、Y轴的旋转量θX、θY，确保激光器102能穿过近端孔的孔中心O₁。待四维电动平台101运动完成，激光器102发出的激光也就同时穿过了近端孔中心O₁和远端孔中心O₂了，进而确定了该孔系零件由激光形成的测量基准线O₁ O₂。 

四维电动平台101上的调节数学模型实际上利用角度坐标系与笛卡尔坐标系这两个坐标变化换算的原理来实现的，即角度坐标系中的空间向量O₂ O₁’旋转到O₂ O₁位置时，相应的激光器回转中心点O从空间一个点到另一个点需要的坐标变化量，把这个坐标变化量转化为四维电动平台101的X、Y平移和θX、θY的旋转，即实现了准直中心的自动调节过程。