一种非接触3点测量圆孔内径的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113587830A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202110883597.9(22)申请日2021.08.03(71)申请人上海柏酷信息技术有限公司地址201505上海市金山区亭林镇兴工路225号1幢1829室(72)发明人陈欣(74)专利代理机构上海互顺专利代理事务所(普通合伙)31332代理人韦志刚(51)Int.Cl.G01B11/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种非接触3点测量圆孔内径的装置和方法(57)摘要本发明属于材料测量技术领域，且公开了一种非接触3点测量圆孔内径的装置和方法，包括三个激光位移传感器，三个所述激光位移传感器的外侧均固定安装有传感器支撑架，三个所述传感器支撑架的底部均固定安装有二轴倾斜台，三个所述二轴倾斜台的底部均固定安装有二轴平移台，位于所述激光位移传感器折角中部区域的底部放置有工件承载座，所述工件承载座的顶部固定安装有被测圆孔工件。本发明采用基于四棱台反射镜的非接触点测量，传感器探头无需置入被测孔径内，适合小孔径工件的内径测量，且非接触避免了工件表面损伤；放入被测工件时，无需工件与四棱台反射镜的严格对心操作，提高了测量效率。CN113587830ACN113587830A权利要求书1/1页1.一种非接触3点测量圆孔内径的装置，包括三个激光位移传感器(1)，其特征在于：三个所述激光位移传感器(1)的外侧均固定安装有传感器支撑架(2)，三个所述传感器支撑架(2)的底部均固定安装有二轴倾斜台(3)，三个所述二轴倾斜台(3)的底部均固定安装有二轴平移台(4)，位于所述激光位移传感器(1)折角中部区域的底部放置有工件承载座(8)，所述工件承载座(8)的顶部固定安装有被测圆孔工件(7)，所述工件承载座(8)内部的中部固定安装有顶部设置有四棱台反射镜(5)的反射镜承载座(6)，所述标准圆孔工件(7)内壁侧面圆周角为0°、90°和180°位置上固定安装有3个直径为已知的圆球(9)。2.根据权利要求1所述的一种非接触3点测量圆孔内径的装置，其特征在于：三个所述激光位移传感器(1)的大小结构完全一致且三者组成了一个倒T形结构，三个所述激光位移传感器(1)组成了探头测量组，所述激光位移传感器(1)、传感器支撑架(2)、二轴倾斜台(3)与二轴平移台(4)组成了一个简易的检测装置且该检测装置共设置有三组，该所述激光位移传感器(1)测量光轴的出射方向和位置可通过二轴倾斜台(3)和二轴平移台(4)调整。3.根据权利要求1所述的一种非接触3点测量圆孔内径的装置，其特征在于：三组所述检测装置及反射镜承载座(6)与工件承载座(8)的底部设置有底板，该所述底板表面平整无凹凸面。4.根据权利要求1所述的一种非接触3点测量圆孔内径的装置，其特征在于：所述四棱台反射镜(5)侧向外围的四面均设置有大小相一致的倾斜等腰梯形面，该所述倾斜等腰梯形面与底板的水平面呈四十五度夹角，相邻两个所述倾斜等腰梯形面的法线夹角均为九十度，所述四棱台反射镜(5)的倾斜等腰梯形面能够反射激光束(10)。5.根据权利要求1‑4任一项所述的一种非接触3点测量圆孔内径的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)构建由3个激光位移传感器组成的测量探头组；2)放置标准圆孔工件，调整反射镜承载座和工件承载座的高度，使四棱台反射镜的反射面中心正对圆孔工件的内壁；3)使用倾斜台和平移台对激光位移传感器的测量光轴的方向进行调整，使激光沿着圆孔工件轴线方向从工件外部射向四棱台反射镜的3个面后再射向标准圆孔工件内壁上3个圆球的球心点；如图3所示，3束激光射入四棱台反射镜的射入点分别为d1,d2,d3，经过90度反射后水平射向圆球的球心点S1,S2,S3；4)旋转标准圆孔工件，使激光经四棱台反射后避开圆球射向工件内壁；5)读取3个激光位移传感器测量值；6)计算3个激光测量光轴的偏角误差；7)取下标准圆孔工件，放置被测圆孔工件，如图4所示，使激光经四棱台反射后射向工件内壁上3点A，B和C，根据3点定圆原理获得被测圆孔工件的内径。2CN113587830A说明书1/5页一种非接触3点测量圆孔内径的装置和方法技术领域[0001]本发明属于材料测量技术领域，具体是一种非接触3点测量圆孔内径的装置和方法。背景技术[0002]在对圆孔工件的内孔进行精密加工过程中，内孔的直径是衡量工件加工质量的重要性能指标，为保证加工精度，需要对内孔径进行快速无损检测，目前对小孔工件的直径检测大都采用塞规、三爪内径千分尺及三坐标测量机等，但是这些方法都属于接触测量，容易对工件表面造成损伤，且须人工操作，测量效率较低，难以实现快速无损的自动化检测，气动量仪虽然是一种非接触式内径检测方