本發明專利技術涉及一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置及測量方法。機械加工的薄壁件表面誤差測量通常接觸式測量，接觸零部件表面，其測量移動速度較慢，無法測量小于側頭曲率半徑的微觀凹坑。本發明專利技術組成包括：一組測量裝置（14），測量裝置包括套筒（1），套筒上部通過螺栓與支撐裝置（9）連接，支撐裝置兩端通過連接軸分別與2個調制器卡夾緊裝置（2）連接，調制器卡夾緊裝置內部分別安裝有左液晶空間光調制器（3）、右液晶空間光調制器（8），左液晶空間光調制器、右液晶空間光調制器內表面分別安裝有偏振片（7），套筒上方通過方形凹槽安裝有數字相移干涉儀（6）。本發明專利技術用于基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置。
【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及光學領域，具體涉及一種機械加工表面中加工誤差測量以及薄壁件表面質量測量裝置及方法。
技術介紹
：目前數控加工中薄壁曲面（葉輪葉片）的表面加工誤差測量通常采用接觸式測量，測量時，由于其在薄壁曲面（葉輪葉片）表面移動，測量速度較慢，同時一方面難于測量小于測頭曲率半徑的微觀凹坑的誤差，另一方面易使薄壁曲面的表面受力發生變形，從而不能適用于實時的在線檢測；本裝置采用非接觸式測量可以在不接觸被測薄壁零件的前提下對薄壁曲面進行在機測量，既可以防止薄壁葉片在接觸測量時的變形、也可以測量自由曲率的葉片等。同時，本專利技術采用空間光調制器得到薄壁曲面（葉輪葉片）上采樣點的空間坐標位移，這是由于空間光調制器在采樣中具有高分辨率、無損、數字化記錄的優點，能夠得到薄壁曲面（葉輪葉片）上所測點的全部振幅和相位信息等，可實現對薄壁零件表面質量的定量快速測量。液晶空間光調制器對光路的捕捉也十分清晰，可以有效的增強測量的精度，適合于薄壁零件自由曲面的高精度在機測量；隨著現代機械加工工業的發展，機械零件的表面質量問題越來越引起廣泛的關注，機械零件中高強度零件的可靠性，在很大程度上依賴于加工后零件表面的質量，從原來要求潤滑、磨損、振動、疲勞等單項性能優良性，轉變為要求其綜合性能優良性，因而，對制件表面的檢測、識別和評定提出了更高的要求；由于本裝置應用光學元件液晶空間光調制器，利用液晶空間光調制器進行光束點采集關鍵在于其相位函數的設計，這實質上是一個相位恢復問題。即已知輸入，輸出平面上光場的振幅分布，求取液晶空間光調制器的最優相位分布，使入射光場經過調制后，在空間中發生衍射，根據衍射距離的不同來得到薄壁零件自由曲面采樣點的坐標數據；為了通過在機測量的方法獲得薄壁曲面的加工誤差，提出了一種基于物體重心原理的采樣方法，該方法能夠使薄壁件上的采樣點分布符合曲率特征，即在曲率大的地方采樣點較密，曲率小的地方采樣點較稀，這樣本專利技術裝置通過數控技術在機提取薄壁曲面的采樣點。然后基于NURBS曲面進行薄壁曲面采樣點的重構，該曲面為多軸數控機床加工后的曲面。最后基于點到直線的最小距離方法計算出機床加工后的實際曲面與原始設計的曲面的輪廓誤差，獲得薄壁曲面零件的加工誤差。
技術實現思路
：本專利技術的目的是提供一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置及測量方法。上述的目的通過以下的技術方案實現：一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，其組成包括：一組測量裝置，所述的測量裝置包括套筒，所述的套筒上部通過螺栓與支撐裝置連接，所述的支撐裝置兩端通過連接軸分別與2個調制器卡夾緊裝置連接，所述的調制器卡夾緊裝置內部分別安裝有左液晶空間光調制器、右液晶空間光調制器，所述的左液晶空間光調制器、所述的右液晶空間光調制器外表面分別安裝有偏振片，所述的套筒上方通過方形凹槽安裝有數字相移干涉儀。所述的基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，所述的數字相移干涉儀下方安裝有鏡片套筒裝置，所述的套筒內部下方安裝有零位補償透鏡裝置，所述的零位補償透鏡裝置外側具有兩個凸出塊，所述的凸出塊安裝在所述的套筒外側的軌道槽內，所述的軌道槽內安裝有軌道裝置，所述的套筒外側具有2個可視窗。所述的基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，所述的支撐裝置上方通過螺栓與刀柄連接，所述的一組測量裝置中間部位放置有待測薄壁工件。一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置及測量方法。該方法包括如下步驟：首先是將測量裝置通過刀柄放置到主軸上，因待測薄壁工件為葉輪葉片，因此將所述的測量裝置置于五軸機床加工系統中，機床控制裝置的移動和轉動，套筒內的數字相移干涉儀產生的激光入射至鏡片套筒裝置內的標準平面參考鏡，經標準平面參考鏡分成一路反射光和一路透射光，一路反射光經標準平面參考鏡反射至數字相移干涉儀作為參考光，一路透射光入射至光闌，經光闌入射至零位補償透鏡裝置，通過調整零位補償透鏡兩端凸出塊在軌道內的卡緊位置，進而改變零位補償透鏡裝置角度，使入射光透過可視窗入射至偏振片，偏振片入射至液晶空間光調制器，經液晶空間光調制器反射至待檢測薄壁曲面葉輪或葉片，經薄壁曲面葉輪或葉片反射，產生測試光，該測試光經液晶空間光調制器反射，經偏振片，零位補償透鏡裝置和光闌入射至標準平面參考鏡，經標準平面參考鏡入射至數字相移干涉儀，數字相移干涉儀與計算機相連接，在計算機相應軟件中獲得薄壁曲面采樣點的坐標數據；通過在機測量軟件提取采樣點，生成程序并輸送到數控機床，驅動本測量裝置進行在機采樣，由于本測量裝置應用光學元件液晶空間光調制器，利用液晶空間光調制器進行光束點采集，關鍵在于其相位函數的設計，這實質上是一個相位恢復問題，已知輸入，輸出平面上光場的振幅分布，求取液晶空間光調制器的最優相位分布，使入射光場經過調制后，在空間中發生衍射，根據衍射距離的不同得到薄壁曲面的葉輪或者葉片上采樣點的坐標數據；通過在機測量的方法獲得薄壁曲面葉輪或者葉片的加工誤差，提出了一種基于物體重心原理的采樣方法，該方法能夠使薄壁件上的采樣點分布符合曲率特征，即在曲率大的地方采樣點較密，曲率小的地方采樣點較稀，這樣本測量裝置通過數控技術在機提取薄壁曲面的采樣點，然后基于NURBS曲面進行薄壁曲面采樣點的重構，該曲面為多軸數控機床加工后的曲面，最后基于點到直線的最小距離方法計算出機床加工后的實際曲面與原始設計的曲面的輪廓誤差，獲得薄壁曲面零件的加工誤差。有益效果：1.本專利技術是一種機械加工表面中加工誤差測量以及薄壁件表面質量測量裝置，具有集成化，將光學元件與在機測量進行結合，本產品設計成套筒型結構，將光學元件進行了整合，既節省了光學元件的測量空間，同時也使光學元件得到了保護。本專利技術可以根據實際情況轉動，具有多個自由度，測量方便，數字相移干涉儀發射的激光，經光學元件射向待測物體表面（薄壁曲面），經薄壁曲面反射的激光通過液晶空間光調制器處理，最終被數字相移干涉儀接收。本專利技術采用左、右雙側液晶空間光調制器的設計，雙側液晶空間光調制器可以隨著數字相移干涉儀所發射的激光在薄壁曲面（葉輪葉片）上反射光的角度不同來調整其角度，使入射光路更準確，清晰。同時對采樣點的捕捉更為精確快捷。雙側的設計可以降低由于薄壁曲面（葉輪葉片）曲率不同造成的數據采集方面的誤差。使數據的采集更加方便，準確。本專利技術的數字相移干涉儀下的鏡片套筒裝置，可以調節鏡筒內標準平面鏡，光闌的焦距，可以更好的調節光路，在鏡片套筒裝置下方外壁兩側開有軌道，通過軌道裝置可以調節零位補償透鏡的角度，方便更好的接收入射光，同時將光入射給偏振片，這兩處設計，一是保證了光路的準確性，二是節省了光學元件測量的空間。本專利技術采用反射式純相位液晶空間光調制器，其像元尺寸小，分辨率高，衍射效率高，同時該產品可以在不接觸被測物體的前提下進行精準測量，采用光學法與數學擬合法相結合，既保證了精度問題，同時也對軟質材料，易損工件的測量提供了便利，較好的彌補了觸針式儀器的不足。本專利技術在套筒的中部開有可視窗，一是可以調整套筒內部的鏡片角度與焦距，二是可以使光路透過可視窗進行反射。本專利技術主要是通過將光學元件與在機測量相結合，測量薄壁件的加工誤差，套筒裝置內的數字相移干涉儀提供光源，經過鏡筒內的標準平面鏡，標準平面鏡將光路分為兩路，一路反射本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，其組成包括：一組測量裝置，其特征是：所述的測量裝置包括套筒，所述的套筒上部通過螺栓與支撐裝置連接，所述的支撐裝置兩端通過連接軸分別與2個調制器卡夾緊裝置連接，所述的調制器卡夾緊裝置內部分別安裝有左液晶空間光調制器、右液晶空間光調制器，所述的左液晶空間光調制器、所述的右液晶空間光調制器外表面分別安裝有偏振片，所述的套筒上方通過方形凹槽安裝有數字相移干涉儀。
【技術特征摘要】
1.一種基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，其組成包括：一組測量裝置，其特征是：所述的測量裝置包括套筒，所述的套筒上部通過螺栓與支撐裝置連接，所述的支撐裝置兩端通過連接軸分別與2個調制器卡夾緊裝置連接，所述的調制器卡夾緊裝置內部分別安裝有左液晶空間光調制器、右液晶空間光調制器，所述的左液晶空間光調制器、所述的右液晶空間光調制器外表面分別安裝有偏振片，所述的套筒上方通過方形凹槽安裝有數字相移干涉儀。2.根據權利要求1所述的基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，其特征是：所述的數字相移干涉儀下方安裝有鏡片套筒裝置，所述的套筒內部下方安裝有零位補償透鏡裝置，所述的零位補償透鏡裝置外側具有兩個凸出塊，所述的凸出塊安裝在所述的套筒外側的軌道槽內，所述的軌道槽內安裝有軌道裝置，所述的套筒外側具有2個可視窗。3.根據權利要求2所述的基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置，其特征是：所述的支撐裝置上方通過螺栓與刀柄連接，所述的一組測量裝置中間部位放置有待測薄壁工件。4.一種利用權利要求1-3所述的基于空間光調制器的薄壁件加工誤差測量裝置的測量方法，其特征是：該方法包括如下步驟：首先是將測量裝置通過刀柄放置到主軸上，因待測薄壁工件為葉輪葉片，因此將所述的測量裝置置于五軸機床加工系統中，機床控制裝置的移動和轉動，套筒內的數字相移干涉儀產生的激光入射至鏡片套筒裝置內的標準平面參考鏡，經標準平面參考鏡分成一路反射光和一路透射光，一路反射光經標準平面參考鏡反射至數字相移干涉儀作為參考光，一路透射...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳石，王洋洋，劉獻禮，王延福，朱美文，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。