[发明专利]一种机床导轨直线度误差测量方法

说明书

本发明涉及一种机床导轨直线度误差测量方法，所采用的测量系统包括激光光源及准直系统、反射棱镜、物镜、图像传感器和图像处理设备，所述反射棱镜为四面锥形直角等腰反射棱镜，为测量系统的体外反射镜，两组相对的侧面互相垂直，四个侧面均为等腰三角形，底面为正方形，剖面为等腰直角三角形，固定在机床主轴上。测量方法为：由激光光源及准直系统发出准直激光束，经过四面锥形直角等腰反射棱镜反射后经过物镜的准直汇聚成像于图像传感器上；当四面锥形直角等腰反射棱镜随机床主轴做直线运动时，由其反射出来的光线在图像传感器上形成的光斑的位置会发生变化，经过图像处理设备分析处理及后续计算，得到机床导轨的直线度误差。

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别是一种直线度误差测量系统。

背景技术

直线度误差是指被测实际轮廓线相对理想直线的变动量，是形位误差测量中经常遇到的形位误差。其主要测量方法有拉钢丝法、光隙法等等，后来自准直光管和准直望远镜在直线度误差测量中广泛使用起来。在使用准直原理测量直线度误差等几何量时，一般用平面镜作为反光镜，但是使用平面镜时要求平面镜面与准直仪器垂直才能接受反射光，不适用于准直仪器和反光镜具有高度差的情况。解决的方法是将直角棱镜作为反光镜，其特点是当棱镜水平安装时，俯仰方向只需大致对准，光束能射至棱镜即可，不需要严格垂直。

中国专利CN101545761A公布了一种多自由度光学测量系统，该发明使用两个直角棱镜作为误差敏感单元，可以应用于二维小角度或微位移的测量。但是使用常用的直角棱镜作为误差敏感单元并没有充分发挥出直角棱镜的光学特点，一旦棱镜反射面出现损坏如不及时更换棱镜，测量系统将无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、更换方便的直线度误差测量系统，在此基础上给出测量方法，该系统利用四面锥形直角等腰反射棱镜的光学特性和结构特性，代替原自准直系统中的平面反光镜或直角棱镜，使用该系统测量机床导轨直线度误差，光线更加稳定，更换更加方便。技术方案如下：

一种机床导轨直线度误差测量方法，所采用的测量系统包括激光光源及准直系统、反射棱镜、物镜、图像传感器和图像处理设备，其中，

所述的激光光源及准直系统为圆光斑激光光源，激光光源出射光线经准直系统后为水平光线；

所述物镜为凸透镜，对反射光线起汇聚作用；

所述图像传感器，置于物镜的像方焦平面上，与图像处理设备相连接；

其特征在于：

所述反射棱镜为四面锥形直角等腰反射棱镜，为测量系统的体外反射镜，两组相对的侧面互相垂直，四个侧面均为等腰三角形，底面为正方形，剖面为等腰直角三角形，固定在机床主轴上；

测量方法机床导轨直线度误差测量方法为：由激光光源及准直系统发出准直激光束，经过四面锥形直角等腰反射棱镜反射后经过物镜的准直汇聚成像于图像传感器上，四面锥形直角等腰反射棱镜作为机床导轨直线度误差的误差敏感单元，随机床主轴做直线运动；激光光源及准直系统、物镜、图像传感器和图像处理设备固定在机床工作台上；当四面锥形直角等腰反射棱镜随机床主轴做直线运动时，由其反射出来的光线在图像传感器上形成的光斑的位置会发生变化，经过图像处理设备分析处理及后续计算，得到机床导轨的直线度误差。

优选地，根据四面锥形直角等腰反射棱镜的尺寸制作一个前端开口的立方体腔体，在立方体腔体的相对的两壁设有限位槽，用以限制反射棱镜的前后运动；立方体腔体的后壁设有承接孔用于承接反射棱镜的顶点，在立方体腔体的顶面、底面和两个侧面上均设有螺纹孔，配合调整螺栓和承接孔用以调整反射棱镜的前后位移，将反射棱镜在立方体腔体中固定好后，再将立方体腔体与机床主轴相连接，并使其进光一面与水平光线垂直。