[发明专利]一种可变量程的激光三角法位移测量装置与方法

权利要求书

1.一种可变量程的激光三角法位移测量装置，包括准直激光发射器、底座、辅助测量模块与实际测量模块，其特征在于：所述的辅助测量模块包括辅助测量聚焦透镜和辅助测量位置敏感元件；所述的实际测量模块包括实际测量位置敏感元件和实际测量聚焦透镜；所述的准直激光发射器固定在准直激光发射器安装座上，准直激光发射器安装座固定在底座上；辅助测量位置敏感元件安插在辅助测量模块安装座上，实际测量位置敏感元件安插在实际测量位置敏感元件安装座上；实际测量位置敏感元件安装座固定在底座上；辅助测量模块安装座底部与导轨构成滚动摩擦副；所述的导轨固定在底座上；所述的辅助测量聚焦透镜安装在辅助测量模块安装座上，实际测量聚焦透镜安装在实际测量聚焦透镜安装座上；实际测量聚焦透镜安装座固定在底座上；实际测量位置敏感元件的垂直中心轴线、辅助测量位置敏感元件的垂直中心轴线、准直激光发射器的激光束、实际测量聚焦透镜的成像光轴以及辅助测量聚焦透镜的成像光轴均在平行于底座的同一平面上；实际测量位置敏感元件的垂直中心轴线与实际测量聚焦透镜的成像光轴平行设置，辅助测量位置敏感元件的垂直中心轴线与辅助测量聚焦透镜的成像光轴平行设置；实际测量聚焦透镜和辅助测量聚焦透镜的成像光轴均与准直激光发射器的激光束成一夹角。

2.根据权利要求1所述的一种可变量程的激光三角法位移测量装置，其特征在于：所述的辅助测量模块安装座底部开设的滚珠槽通过弹簧连接滚珠，滚珠与导轨的V型槽构成滚动副；弹簧设有预压力；V型槽底部开设等距排布的若干弧形槽。

3.根据权利要求1所述的一种可变量程的激光三角法位移测量装置，其特征在于：所述的底座设有与三坐标测量机连接的圆柱插销。

4.根据权利要求3所述一种可变量程的激光三角法位移测量装置的位移测量方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一、将底座的圆柱插销插入三坐标测量机Z轴上，拧紧夹紧螺栓，完成在三坐标测量机上的安装；

步骤二、将被测物放在三坐标测量机平台的测量区内，根据被测物形状尺寸，调整辅助测量位置敏感元件的量程，即沿着导轨移动辅助测量模块安装座，并保证滚珠置于弧形槽中完成定位；

步骤三、建立三坐标测量机坐标系、测量装置坐标系和准直激光发射器的测量基准坐标系；建立准直激光发射器的测量基准坐标系之前需对准直激光发射器的激光束进行标定，确定出射激光的矢量方向；

步骤四、在三坐标测量机Z轴带动下辅助测量模块和实际测量模块同时对工件表面进行扫描测量，实际测量位置敏感元件和辅助测量位置敏感元件均将被测点汇聚的像离光轴成像基点的距离信号传给计算机，计算机判断被测点在实际测量位置敏感元件上是否汇聚成像；若汇聚成像，直接进入步骤五；若没有汇聚成像，则计算机根据被测点在辅助测量位置敏感元件上汇聚的像离光轴成像基点的距离信号，采用基于激光三角法原理的测量值表达式算得被测点与测量基点的距离，并控制三坐标测量机Z轴调整高度，高度调整值为被测点与测量基点的距离，使得被测点处于实际测量模块的测量范围内；

步骤五、计算机根据被测点在实际测量位置敏感元件上汇聚的像离光轴成像基点的距离信号，采用测量值表达式算得被测点与测量基点的距离。