[发明专利]测量大直径圆环面平面度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工装调检测领域的测量技术，具体涉及一种对大直径圆环面平面度检测的装置与方法。

背景技术

平面度的高精度测量是机械加工装调检测过程中的重要环节，大尺寸圆环型零件的直径都在数米量级，其平面度的精确测量一直是一个难点，目前生产中使用的方法有水平仪法、多测头误差分离法、三坐标测量法、液面法、转台回转法、三点测定器法和测微准直望远镜法等。

其中水平仪法应用最广，由于采用节距逐点测量，测量速度太慢，受外界干扰因素多，另外该法最成熟的应用主要针对中间无孔的大平面，以便于测量网格的划分；多测头分离法可以获得微米级的高精度，但由于使用传感器多，需要处理的数据量大，结构复杂，操作不便，使用受限；三坐标测量法精度随着测量尺寸的增大而降低，移动桥式坐标测量机最大只能测量直径两米左右的圆环零件，便携式坐标测量机(关节臂式或激光跟踪仪)可以测量大尺寸零件，但精度较低，价格昂贵；液面法系统硬件配置复杂，采点测量过程需要等待液面稳定，效率低，受环境影响大，精度差；转台回转法由于受测量悬臂刚度的影响，对大尺寸圆环的测量精度较低；三点测定器法是专门针对光电经纬仪转台轴承环的平面度测量而研发的，但由于三点测定器自身刚度的影响，只在直径一米左右及以下的轴承环上得到很好的应用；测微准直望远镜配合五棱镜旋转形成基准平面，该方法比较适合圆环件平面度的测量，但由于其采用平板测微器原理读数，远距离测量时，受光学系统像质及放大倍数的影响，测量误差较大。

发明内容

本发明为解决现有圆环平面度的测量装置存在结构复杂和使用受限的问题，现在测量方法由于存在测量精度低而导致测量误差大等问题，提供一种测量大直径圆环面平面度的装置及方法。

测量大直径圆环面平面度的装置，包括精密转台、内调焦光管、光纤点光源、转台调平机构、测杆和CCD探测器；精密转台放置在转台调平机构上，内调焦光管固定在精密转台台面上，所述内调焦光管光轴与精密转台的旋转轴垂直，所述精密转台的旋转轴与被测圆环面的中心重合，所述光纤点光源连接在内调焦光管的焦点位置，CCD探测器靶面与测杆的轴线平行，测杆轴线与被测圆环面垂直，测杆头部为球面，且与被测圆环面为点接触。

测量大直径圆环面平面度的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、依次将测杆放在被测圆环面上等间隔的标记被测点位置所述被测点的位置上，使CCD探测器接收不同被测点位置的光纤点光源的像点，旋转精密转台，使所述不同被测点位置的光纤点光源的像点在CCD探测器水平方向的脱靶量为零，并记录CCD探测器垂直方向的脱靶量；

步骤二、对步骤一所述的记录CCD探测器垂直方向的脱靶量进行数据处理，获得被测圆环面平面度的误差，实现对被测圆环面的平面度的检测。

本发明的有益效果：本发明在传统方法的基础上创新改进，克服了传统方法的不足，采用光学及图像处理的方法，使用内调焦光管结合精密转台，以光纤点光源像点在空间旋转所形成的圆面为基准，用CCD探测器接收光纤点光源像点并测量其脱靶量，最后通过数据处理计算得出被测圆环面的平面度。本发明原理明确，结构简单，操作方便，精度高，实用性强。本发明以光学的方式形成基准平面，精度不受结构刚度影响；采用CCD直接测量基准光斑与被测面的距离，测量精度高；针对不同直径的被测圆环件，调节内调焦光管，把光纤点光源像点透射到被测圆环上方，测量适应性强；同时还可以进行现场检测以指导刚度较差的大型圆环件的装调，使其平面度误差满足要求。

附图说明

图1为本发明所述的测量大直径圆环面平面度的装置示意图。

图中：1、CCD探测器，2、固定透镜组，3、调焦透镜组，4、光纤点光源，5、精密转台，6、转台调平机构，7、测杆，8、被测圆环。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，测量大直径圆环面平面度的装置，该装置包括精密转台5、内调焦光管、光纤点光源4、转台调平机构6、测杆7和CCD探测器1。内调焦光管由固定透镜组2及调焦透镜组3组成。精密转台5安放在转台调平机构6上，内调焦光管固定在精密转台5台面上，光纤点光源4连接在内调焦光管的焦点位置，CCD探测器1安装在测杆7上。

本实施方式所述的内调焦光管中的调焦透镜组3可以沿光轴方向移动，精密转台5旋转轴线与被测圆环面8中心重合。内调焦光管光轴与精密转台5旋转轴垂直。CCD探测器1靶面与测杆7轴线平行，测杆7轴线与被测圆环面8垂直，测杆7头部为球面，与被测圆环面8为点接触。