[发明专利]精密工件的圆柱度非接触式测量装置及方法

说明书

本发明属于圆柱度测量领域，特别是涉及一种精密工件的圆柱度非接触式测量装置及方法，解决现有精密工件圆柱度的测量方法对工件本身造成损伤，表面留有微小划痕，以及误差较大的问题。该装置包括转台和设置在转台侧面的两组柱面自准直仪；所述转台用于固定被测圆柱工件，且被测圆柱工件与转台同轴；每组所述柱面自准直仪包括线光源、分光元件、准直柱面镜及标准柱面镜头；所述线光源的出射光依次经过分光元件、准直柱面镜、标准柱面镜头变为会聚线光束，所述会聚线光束的焦线位于转台的转轴位置；所述会聚线光束经被测圆柱工件表面反射，沿原路返回，经分光元件被光敏感器接收。

技术领域

本发明属于圆柱度测量领域，特别是涉及一种精密工件的圆柱度非接触式测量装置及方法。

背景技术

在机械加工领域中，高精度工件的圆柱度测量是设计要求指标的重要内容之一。精密工件的圆柱度达不到要求会导致运动阻力增加，从而增加工件的磨损，减小其寿命。因此需要对精密工件的圆柱度进行测量，以确保其能够达到设计要求。

目前，精密工件圆柱度的测量的方法主要包括两点法、三点法、三坐标测量法等，其原理是使用测针或测头测量工件表面多个位置点，通过数据拟合的方式从而推算出圆柱度信息，以上测量方法存在以下缺点：

1、使用测针或测头接触测量精密工件的表面测量圆柱度，测针或测头会使工件本身造成损伤，表面留有微小划痕。

2、对精密工件若干离散点进行测量，不是连续测量，导致误差较大。

发明内容

为了解决现有精密工件圆柱度的测量方法对工件本身造成损伤，表面留有微小划痕，以及误差较大的问题。本发明提供了一种精密工件的圆柱度非接触式测量装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种精密工件的圆柱度非接触式测量装置，其特殊之处在于：包括转台和设置在转台侧面的两组柱面自准直仪；所述转台用于固定被测圆柱工件，且被测圆柱工件与转台同轴；每组所述柱面自准直仪包括线光源、分光元件、准直柱面镜及标准柱面镜头；所述线光源的出射光依次经过分光元件、准直柱面镜、标准柱面镜头变为会聚线光束，所述会聚线光束的焦线位于转台的转轴位置；所述会聚线光束经被测圆柱工件表面反射，沿原路返回，经分光元件被光敏感器接收。

进一步地，所述标准柱面镜柱面的母线与准直柱面镜柱面母线平行；

所述线光源位于标准柱面镜头和准直柱面镜母线所组成的平面内；

线光源与光敏感器像素行或列平行，且与准直柱面镜柱面的母线平行。

进一步地，所述光敏感器的敏感面位于准直柱面镜的焦面上。

进一步地，两组所述柱面自准直仪对称设置在转台转轴的两侧。

进一步地，所述标准柱面镜头的F数为10～25，标准镜头的选择原则是：标准镜头所形成的会聚光在圆柱工件上的垂直于母线方向大小不超过0.1mm。

进一步地，所述光敏感器为CCD或CMOS阵列型光敏感器件。

进一步地，所述分光元件为分光棱镜，且分光比为1:1，与光轴呈45°夹角。

同时，本发明提供了一种基于上述精密工件的圆柱度非接触式测量装置的测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)启动线光源，调节精密工件的圆柱度非接触式测量装置转台侧面的两组柱面自准直仪，使线光源发出的光束经过分光元件、准直柱面镜及标准柱面镜头后进行会聚，使会聚线光束的焦线位于转台的转轴位置；

2)将被测圆柱工件同轴安装在精密工件的圆柱度非接触式测量装置的转台上；

3)线光源的出射光经过被测圆柱工件表面，光束沿原路返回经分光元件，被光敏感器接收；