一種六面體垂直誤差測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及光學測量技術領域，具體公開一種六面體垂直度誤差測量裝置及方法。本發明專利技術的測量裝置用于測量六面體的垂直度誤差，具體包括基座、波面干涉儀、平面參考鏡、氣浮轉臺、支撐工裝、控制箱以及主控器。本發明專利技術提供的測量裝置和測量方法以波面干涉儀出射的平面波為參考基準，通過比較六面體不同面與平面波之間的傾斜，并利用四邊形內角和為360°，通過最小二乘法得到六面體各面之間的垂直度誤差。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學測量
，特別涉及一種六面體垂直誤差測量裝置及方法。
技術介紹
角度測量是幾何量計量技術的重要組成部分，發展較為完備，各種測量手段的綜合運用使測量準確度達到了很高的水平。測角技術中研究最早的是機械式和電磁式測角技術，如多齒分度臺和圓磁柵等，這些方法的主要缺點是大多為手工測量，不易實現自動化，且測量精度受限。光學測角方法具有非接觸、高準確度和高靈敏度的特點，尤其是穩定的激光光源的發展使工業現場測量成為可能，因此，光學測角法的應用越來越廣泛，各種新的光學測角方法也應運而生。目前，光學測角方法除眾所周知的光學分度頭法和多面棱體法外，常用的還有光電編碼器法、衍射法、自準直法、光纖法、聲光調制法、圓光柵法、光學內反射法、激光干涉法、平行干涉圖法以及環形激光法等。六面體作為常用的角度塊，一直是角度測量研究的一個重要方面?，F有技術中，高精度的光學六面體類零件多由經驗豐富的技師利用專用夾具通過手工修研的方法進行加工。但當工件的精度要求高于1″時，這種加工方法不僅效率低，而且加工精度往往無法得到保證。為了獲得高精度的六面體類零件，采用計算機控制的形位誤差修正加工方法是一個可行而高效率的方法，但前提是知曉六面體類零件形位誤差在每個面上的誤差分布。目前，實驗室測量形位誤差一般采用三坐標測量機、自準直儀、激光測量等，這些測量設備或方法都有其自身的局限性，對于特殊的被測零件、測量環境，所采用的測量方法也不同。三坐標測量機(CMM)是現代工業生產在獲取測量數據時普遍采用的精密的形狀和尺寸檢測的測量設備。此測量設備采用接觸式測量，測量時通過測頭采集一些點來計算誤差值，但是由于采集到的數據有限，獲得的六面體形位誤差分布不便用于計算機控制的誤差修正加工，尤其對于小的六面體零件更為不便，而且精度不高。利用雙自準直儀或激光測量六面體形位誤差時，雖然兩種方法測量精度都能滿足要求，但由于都無法獲得整個面的面形數據，即不能獲得被測面的誤差分布，因此無法指導零件進行修型加工。因此，如何研發一種六面體垂直度誤差測量裝置，實現快速、高精度的無損傷檢測，并用于指導零件修型加工，成為人們亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術旨在克服現有技術的缺陷，提供一種六面體垂直度誤差測量裝置及方法，解決現有技術中，六面體垂直度誤差測量精度不高，速度慢，且測量數據無法直接用于指導零件修型加工等問題。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一方面，本專利技術提供一種六面體垂直度誤差測量裝置，用于測量六面體的垂直度誤差，其中，所述測量裝置包括基座、波面干涉儀、平面參考鏡、氣浮轉臺、支撐工裝、控制箱以及主控器；所述波面干涉儀與所述基座固定連接，用于測量所述六面體的面形數據；所述平面參考鏡與所述波面干涉儀直接連接，并位于所述波面干涉儀正下方；所述平面參考鏡用于產生平面波前；所述氣浮轉臺位于所述平面參考鏡下方，并安裝于所述基座上，所述氣浮轉臺的轉軸與所述波面干涉儀的光軸重合；所述氣浮轉臺用于帶動所述六面體360°旋轉，實現傾斜調整以及偏心調節；所述支撐工裝設置所述氣浮轉臺上方，用于支撐所述六面體；所述控制箱與所述氣浮轉臺連接，用于控制所述氣浮轉臺的旋轉；所述主控器分別與所述波面干涉儀以及所述控制箱連接，用于控制所述氣浮轉臺運動，并接收所述波面干涉儀采集的面形數據。優選的，所述基座包括立柱，隔振臺以及支撐所述隔振臺的氣浮隔振腿。優選的，所述波面干涉儀固定在所述立柱上，所述氣浮轉臺安裝在所述隔振臺上。優選的，所述支撐工裝包括支撐圓盤，支撐小球以及限位板。優選的，所述支撐小球為三個，三個所述支撐小球按品字形均勻分布在所述支撐圓盤的中心點周圍。優選的，任意兩個所述支撐小球球心之間的距離小于所述六面體的邊長；任意所述支撐小球球心與所述支撐圓盤的中心點之間的距離小于所述六面體的邊長。優選的，所述限位板為四塊，四塊限位板中，三塊限位板固定后不可拆卸，一塊限位板可拆卸。優選的，所述六面體的六個面均被拋光，六個面的面形誤差均小于1/4λ，相鄰兩個面的垂直度誤差小于50＇，相對平行兩個面的平行度誤差小于50＇。優選的，所述測量裝置還包括氣浮隔振裝置。再另一方面，本專利技術提供一種六面體垂直度誤差測量方法，具體通過上述測量裝置進行測量，步驟包括：(1)調整所述平面參考鏡的角度，使所述平面參考鏡反射到所述波面干涉儀的光斑位于所述波面干涉儀的CCD的十字叉絲中心；(2)旋轉所述氣浮轉臺，調節所述氣浮轉臺的傾斜角度及偏心量，使得所述氣浮轉臺的轉軸與所述波面干涉儀的光軸重合，測量此時所述六面體上下表面的面形數據，記錄上下表面的傾斜量值；(3)依次翻轉所述六面體，按照S2中的方法測量所述六面體另外四個表面的面形數據，記錄另外四個表面的傾斜量值；(4)根據上述步驟中測得的面形數據、傾斜量值，利用最小二乘法計算出所述六面體相鄰兩個表面的垂直度誤差。本專利技術的有益效果在于：提供一種六面體垂直度誤差測量裝置及方法，通過本專利技術所提供的裝置和方法，以波面干涉儀出射的平面波為參考基準，通過比較六面體不同面與平面波之間的傾斜，并利用四邊形內角和為360°，通過最小二乘法得到六面體各面之間的垂直度誤差。利用波面干涉儀直接獲取六面體單面的面形數據，以及該面相對相鄰面的垂直度誤差數據，有利于六面體的面形精修；同時，該測量裝置具有高精度的垂直度誤差測量，而且測量速度快，測量方便。附圖說明圖1為根據本專利技術一個實施例的測量裝置的結構示意圖。圖2為根據本專利技術一個實施例的支撐工裝的結構示意圖。圖3為根據本專利技術一個實施例的六面體翻轉示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，而不構成對本專利技術的限制。首先參考圖1所示，一種實施例的六面體垂直度誤差測量裝置的結構示意圖。該實施例中，測量裝置包括基座1，基座1的結構包括：立柱101，隔振臺102以及用于支撐隔振臺102的氣浮隔振腿103。其中，立柱101和隔振臺102可為大理石材質或銦鋼材質，優選為大理石材質?；?設計為這種結構，能夠更好的降低外界振動對于該測量裝置的影響。在基座1的立柱101上固定有波面干涉儀2，波面干涉儀2由激光器、光束整形系統、成像系統、CCD(Charge-coupledDevice，電荷耦合元件)及PZT(piezoelectricceramictransducer，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷)等組成，可直接購買獲得。平面參考鏡3與波面干涉儀2直接相連，用于產生平面波前。氣浮轉臺4被安裝在基座1的隔振臺102上，并且置于波面干涉儀2的正下方，氣浮轉臺4可直接購買獲得。氣浮轉臺4的轉軸與波面干涉儀2的光軸重合，幾乎重合。在氣浮轉臺4上放置一個高穩定性的支撐工裝5，支撐工裝5的作用是用來固定所測量的六面體6。氣浮轉臺4用于帶動所述六面體360°旋轉，實現傾斜調整以及偏心調節。參見圖2所示，支撐工裝5包括3個部分：支撐圓盤501、支撐小球502以及限位板503。其中，支撐小球502優選為三個，優選為支撐小剛球。三個支撐小球502按照品字形均勻分布在支撐圓盤501的中心點周圍。任意兩個支撐小球502球心之間的距離，以及任意支撐小球502球心與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六面體垂直度誤差測量裝置，用于測量六面體的垂直度誤差，其特征在于，所述測量裝置包括基座、波面干涉儀、平面參考鏡、氣浮轉臺、支撐工裝、控制箱以及主控器；所述波面干涉儀與所述基座固定連接，用于測量所述六面體的面形數據；所述平面參考鏡與所述波面干涉儀直接連接，并位于所述波面干涉儀正下方；所述平面參考鏡用于產生平面波前；所述氣浮轉臺位于所述平面參考鏡下方，并安裝于所述基座上，所述氣浮轉臺的轉軸與所述波面干涉儀的光軸重合；所述氣浮轉臺用于帶動所述六面體360°旋轉，實現傾斜調整以及偏心調節；所述支撐工裝設置所述氣浮轉臺上方，用于支撐所述六面體；所述控制箱與所述氣浮轉臺連接，用于控制所述氣浮轉臺的旋轉；所述主控器分別與所述波面干涉儀以及所述控制箱連接，用于控制所述氣浮轉臺運動，并接收所述波面干涉儀采集的面形數據。

【技術特征摘要】
1.一種六面體垂直度誤差測量裝置，用于測量六面體的垂直度誤差，其特征在于，所述測量裝置包括基座、波面干涉儀、平面參考鏡、氣浮轉臺、支撐工裝、控制箱以及主控器；所述波面干涉儀與所述基座固定連接，用于測量所述六面體的面形數據；所述平面參考鏡與所述波面干涉儀直接連接，并位于所述波面干涉儀正下方；所述平面參考鏡用于產生平面波前；所述氣浮轉臺位于所述平面參考鏡下方，并安裝于所述基座上，所述氣浮轉臺的轉軸與所述波面干涉儀的光軸重合；所述氣浮轉臺用于帶動所述六面體360°旋轉，實現傾斜調整以及偏心調節；所述支撐工裝設置所述氣浮轉臺上方，用于支撐所述六面體；所述控制箱與所述氣浮轉臺連接，用于控制所述氣浮轉臺的旋轉；所述主控器分別與所述波面干涉儀以及所述控制箱連接，用于控制所述氣浮轉臺運動，并接收所述波面干涉儀采集的面形數據。2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述基座包括立柱，隔振臺以及支撐所述隔振臺的氣浮隔振腿。3.如權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述波面干涉儀固定在所述立柱上，所述氣浮轉臺安裝在所述隔振臺上。4.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐工裝包括支撐圓盤，支撐小球以及限位板。5.如權利要求4所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐小球為三個，三個所述支撐小球按品字形均勻分布在所述支撐圓盤的中心點周圍。6....

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭石軍，于長淞，苗二龍，高松濤，武東城，隋永新，楊懷江，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：吉林;22