[发明专利]一种转轴旋转精度光学测量系统和测量方法

说明书

本发明公开了一种转轴旋转精度光学测量系统和测量方法，其中光学测量系统包括可自转地安装于设备上的转轴，转轴的一端通过平面镜调整装置安装有平面反射镜，该平面反射镜位于转轴外且其反射面背向转轴的端面，平面反射镜的反射面外设置有多向调节装置，该多向调节装置上设置有自准直仪，该自准直仪的出射光束朝向平面反射镜，多向调节装置用于调节自准直仪的位置和姿态。本发明的有益效果：测量系统简单，基于光学原理进行测量，首先对作为转轴光学标记的平面反射镜的安装角度进行标定，再进行转轴跳动角度测量，将人员操作引入的误差因素影响最小化，较物理尺规测量方法准确度更高，适应各种尺寸的转轴的旋转精度测量。

技术领域

本发明属于高精度机械装配技术领域，涉及旋转精度测量，具体涉及一种转轴旋转精度光学测量系统和测量方法。

背景技术

在机械设备装配调试过程中，旋转轴的高精度装配是一项非常重要的项目。旋转轴的装配精度经常会决定装备的整体性能，例如机加工机床上电机转轴的旋转精度决定了加工精度的上限，又如在一些大型高负载设备上，转轴工作时承受极高负荷，转轴装配精度影响设备寿命。大型离心机的旋转轴经常会承受上百g值的加速度，当旋转轴的装配偏差较大时，会造成转轴断裂等重大安全事故。传统的测量转轴旋转装配精度的方法如采用千分表进行测量，测出的结果为径向跳动量，近年有一些通过位移传感器进行转轴旋转装配精度的测量方法的报道，同样也是检测的径向跳动量，不能够准确的评估旋转轴的角度误差量。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一在于提供一种转轴旋转精度光学测量系统和测量方法。

其技术方案如下：

一种转轴旋转精度光学测量系统，包括可自转地安装于设备上的转轴，其关键在于，所述转轴的一端安装有平面镜调整装置，该平面镜调整装置上安装有平面反射镜，该平面反射镜位于所述转轴外且其反射面背向所述转轴的端面，所述平面镜调整装置用于调节所述平面反射镜的反射面与所述转轴轴心线的角度；

所述平面反射镜的反射面外设置有多向调节装置，该多向调节装置上设置有自准直仪，该自准直仪的出射光束朝向所述平面反射镜，所述多向调节装置用于调节所述自准直仪的位置和姿态。

作为优选技术方案，上述平面镜调整装置为二维角度调整台。

作为优选技术方案，上述多向调节装置包括五维调整台，该五维调整台固定在光学平台上。

本发明目的之二在于提供一种转轴旋转精度测量方法。

其技术方案如下：

一种转轴旋转精度测量方法，其关键在于按以下步骤进行，

S1，设置如上任意一项所述的转轴旋转精度光学测量系统；

S2，平面镜角度标定：打开所述自准直仪的开关，调整所述多向调节装置，使得自所述自准直仪发出的光束照射到所述平面反射镜，并根据所述转轴转动时返回光叉丝的跳动量，通过所述平面镜调整装置调节所述平面反射镜的姿态，直至返回光叉丝的跳动最小，此时认为所述平面反射镜的反射面与所述转轴轴心线垂直；

S3，旋转精度测定：通过调整所述多向调节装置来调节所述自准直仪的姿态，使得返回光叉丝与出射光叉丝重合，然后使所述转轴转动，根据返回光叉丝的跳动值得到所述转轴的旋转角度误差。

作为优选技术方案，上述步骤S2包括：

S21，光学系统校准：保持所述转轴静止；打开所述自准直仪的开关，调整所述多向调节装置，使得自所述自准直仪发出的光束照射到所述平面反射镜，且所述返回光叉丝与出射光叉丝重合；

S22，平面镜角度检测：使所述转轴转动并带动所述平面反射镜旋转，此时返回光叉丝将在所述自准直仪上形成圆形或近圆形轨迹，根据该轨迹拟合出拟合圆的形状和圆心位置；