一種機械工件平面度快速測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種機械工件平面度快速測量裝置及方法，屬于光電測量技術領域。包括雙目定位系統，及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置和PSD位置傳感器，還包括依次相連的無線數據傳輸單元、數據采集器及數據處理單元；將PSD位置傳感器放在待測工作面，激光掃描平面掃過PSD位置傳感器就可以測出該點處相對于激光基準面的高度差；雙目定位系統可以獲得不同角度的PSD位置傳感器的圖像，通過對圖像處理計算可以得到PSD位置傳感器的空間位置信息；將測得的各點的高度信息和空間位置信息經數據采集單元和數據處理單元進行數據處理就可以得出被測工件的平面度。該裝置結構設計合理，使用簡便；該方法操作簡單，測量速度快、效率高、范圍廣。

Device and method for rapidly measuring planeness of mechanical workpiece

The invention discloses a device and a method for rapidly measuring the flatness of a machine workpiece. Including the binocular positioning system, and a mechanical workpiece plane to be measured on the laser plane scanning device and PSD position sensor also includes connected wireless data transmission unit, data acquisition and data processing unit; the PSD position sensor on the surface to be measured, the laser scanning plane sweep PSD position sensor can be measured to the point the laser surface height difference relative to the reference image; PSD binocular position sensor positioning system can get a different perspective, image processing can be obtained through the calculation of the spatial position information of PSD position sensor; measured the height and space position information by the data acquisition unit and data processing unit of data processing can be obtained the flatness of the workpiece. The utility model has the advantages of reasonable structural design, convenient use, simple operation, high measuring speed, high efficiency and wide range.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光電測量
，具體涉及一種機械工件平面度快速測量裝置及方法。
技術介紹
機械工件平面度的檢測和控制在工件加工過程中具有重要作用，只有控制部件的平面度，才能使整機的精度得到提高，因此平面度的測量在工業生產中極其重要。目前已有的平面度測量方法和設備分為直接方法、間接方法、組合方法。這些方法各有優缺點，但是目前這些方法還都不能進行現場、快速、高精度、方便、大范圍地進行平面度測量。目前的方法大多都是需要提前設置合適的測量布點形式，然后手動輸入測量點的位置信息，才能獲得最終的平面度信息。這就可能帶入一定的測量誤差(GB11337-2004平面度誤差檢測中給出了測量平面度的基本布點形式)。并且，因為需要手動輸入測量位置信息，所以存在測量速度慢、實時性差、位置精度低、測量點數受限等不足，難以滿足機械加工現場的快速、在線、便捷、高精度測量平面度的需要。以漢黙激光儀器公司(HamarLaserInstrumentsInc)的激光平面度檢測儀器為例，它以掃射激光面為基準面，在這個基準面的基礎上測量待測平面各點相對于基準面的相對高度，對所測得的數據進行處理就得到了待測平面的平面度。但是在這個系統中并沒有一個可以實時定位所測點位置的裝置，只能在提前設置的點上進行測量，并人工輸入測量點位置信息，才能獲得平面度信息，所以存在測量點數受限的缺點，并限制了它測量的速度和使用的便捷性，并極大地限制了其在機械加工現場測量的實用性。另一個被工廠廣泛采用測量零件平面度的方法是三坐標測量機，它是基于三坐標測量原理，即將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經過數學運算，求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。三坐標測量機是一種測量物體三維尺寸的很實用的方法，但是由于測量時需要接觸物體表面，可能會對物體表面有一定的損害。三坐標測量機龐大而昂貴，一般都放在專門的計量室內使用，難以在加工現場應用，另外，受三坐標測量機運動導軌長度的限制，其可測零件大小也受到比較大的限制。
技術實現思路
為了克服上述現有技術存在的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種機械工件平面度快速測量裝置及方法，該裝置結構設計合理，使用簡便；該方法操作簡單，測量速度快、效率高、范圍廣。本專利技術是通過以下技術方案來實現：一種機械工件平面度快速測量裝置，包括雙目定位系統，及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置和PSD位置傳感器，還包括依次相連的無線數據傳輸單元、數據采集器及數據處理單元；激光平面掃描裝置，用于產生激光掃描平面；PSD位置傳感器，用于測量掃射激光掃描平面的高度偏離信息；雙目定位系統，用于定位PSD位置傳感器的空間位置信息；無線數據傳輸單元和數據采集器，用于將高度偏離信息和空間位置信息傳輸傳入數據處理單元；數據處理單元，用于處理得到的高度偏離信息和空間位置信息。所述雙目定位系統由攝像機I和攝像機II組成。所述激光平面掃描裝置包括工作基座，在工作基座上設有激光器和平面反射鏡，在平面反射鏡上方設有旋轉臺，旋轉臺頂部設有五棱鏡；激光器發出的激光束通過平面反射鏡反射至五棱鏡。通過旋轉臺的旋轉，形成激光基準平面。旋轉臺內設有驅動電機。本專利技術還公開了基于上述的機械工件平面度快速測量裝置進行平面度測量的方法，包括以下步驟：1)將激光平面掃描裝置與PSD位置傳感器放在機械工件的待測平面上，分別將PSD位置傳感器放在待測平面任意三點位置，調整激光平面掃描裝置的角度，使得PSD位置傳感器的讀數為零，確定激光基準面；2)將PSD位置傳感器移到任意一個待測位置，用雙目定位系統記錄PSD位置傳感器的空間位置信息，然后用PSD位置傳感器檢測激光平面的高度信息，待記錄的空間位置信息和高度信息穩定顯示后，移動到下一個位置；3)按步驟2)操作完成欲測的全部點的測量；4)將所測的全部點的空間位置信息和高度信息通過無線數據傳輸單元和數據采集器輸入數據處理單元，通過擬合計算，得到機械工件待測平面的平面度信息。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術公開來的機械工件平面度快速測量裝置，包括雙目定位系統，及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置和PSD位置傳感器，還包括依次相連的無線數據傳輸單元、數據采集器及數據處理單元；激光平面掃描裝置，用于產生激光掃描平面，將PSD位置傳感器放在待測工作面，激光掃描平面掃過PSD位置傳感器就可以測出該點處相對于激光基準面的高度差；雙目定位系統可以獲得不同角度的PSD位置傳感器的圖像，通過對圖像處理計算可以得到PSD位置傳感器的空間位置信息；將測得的各點的高度信息和空間位置信息經數據采集單元和數據處理單元進行數據處理就可以得出被測工件的平面度。該裝置結構設計合理，使用簡單，克服了已有平面度測量方法需要手動采集測量位置數據的缺陷，具有測量速度快、效率高、測量范圍廣、應用便捷性等優勢，可以用于機械加工面、加工零件表面、機器工作面、機床工作臺面、機床運動系統等的平面度檢測，在精密機械、航空航天制造等高尺寸精度需求領域具有廣闊的應用前景。進一步地，本專利技術的激光平面掃描裝置包括工作基座，在工作基座上設有激光器和平面反射鏡，激光器發出激光束經過工作基座上的五棱鏡反射平行于基面射出，五棱鏡安裝在一個旋轉臺上，隨著旋轉臺的旋轉就可以產生一個激光基準平面。將工作基座放在被測工件之上，將PSD位置傳感器放在待測工作面，激光基準平面掃過PSD位置傳感器就可以測出該點處相對于激光基準面的高度差。進一步地，本專利技術的雙目定位系統由攝像機I和攝像機II組成，兩個攝像機組成的雙目視覺系統可以獲得不同角度的PSD位置傳感器的圖像，通過對圖像處理計算可以得到PSD位置傳感器的空間位置信息。本專利技術公開的機械工件平面度快速測量方法，利用雙目定位系統來定位測量點的空間位置，可以不用在測量之前設置測量布點形式，在測量過程中可以連續、任意在待測范圍內改變標靶位置，然后測得標靶的空間位置信息和高度信息，再通過數據處理單元對空間位置信息和高度信息進行處理，就可以直接計算出待測面的平面度。本專利技術的方法測量點數是不受限制的，可以獲得待測量平面的完整信息，可以測量任何形狀零件的平面度，整個過程可以實現連續自動測量，測量的速度和實時性、便捷性大大提高。附圖說明圖1為本專利技術的裝置結構示意圖；圖2為激光平面掃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械工件平面度快速測量裝置，其特征在于，包括雙目定位系統，及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置(02)和PSD位置傳感器(05)，還包括依次相連的無線數據傳輸單元(06)、數據采集器(04)及數據處理單元(03)；激光平面掃描裝置(02)，用于產生激光掃描平面；PSD位置傳感器(05)，用于測量掃射激光掃描平面的高度偏離信息；雙目定位系統，用于定位PSD位置傳感器(05)的空間位置信息；無線數據傳輸單元(06)和數據采集器(04)，用于將高度偏離信息和空間位置信息傳輸傳入數據處理單元(03)；數據處理單元(03)，用于處理得到的高度偏離信息和空間位置信息。

【技術特征摘要】
1.一種機械工件平面度快速測量裝置，其特征在于，包括雙目定位系統，
及置于機械工件待測平面上的激光平面掃描裝置(02)和PSD位置傳感器(05)，
還包括依次相連的無線數據傳輸單元(06)、數據采集器(04)及數據處理單
元(03)；
激光平面掃描裝置(02)，用于產生激光掃描平面；
PSD位置傳感器(05)，用于測量掃射激光掃描平面的高度偏離信息；
雙目定位系統，用于定位PSD位置傳感器(05)的空間位置信息；
無線數據傳輸單元(06)和數據采集器(04)，用于將高度偏離信息和空
間位置信息傳輸傳入數據處理單元(03)；
數據處理單元(03)，用于處理得到的高度偏離信息和空間位置信息。
2.根據權利要求1所述的機械工件平面度快速測量裝置，其特征在于，
所述雙目定位系統由攝像機I(011)和攝像機II(012)組成。
3.根據權利要求1所述的機械工件平面度快速測量裝置，其特征在于，
所述激光平面掃描裝置(02)包括工作基座(08)，在工作基座(08)上設有
激光器(09)和平面反射鏡(10)，在平面反射鏡(10)上方設有旋轉臺(7)，
旋轉臺(7)頂部設有五棱鏡(11)；激光器(09)發出的激光束通過平面反射
鏡(10)反射至五...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈書海，常艷，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61