孔内回转体同轴度测量装置及方法.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CN107270839A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710676631.9(22)申请日2017.08.09(71)申请人西北核技术研究所地址710024陕西省西安市灞桥区平峪路28号(72)发明人沈志远宋玮谭维兵李小泽苏建仓(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人杨引雪(51)Int.Cl.G01B11/27(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称孔内回转体同轴度测量装置及方法(57)摘要本发明提出了一种孔内回转体同轴度测量装置及方法，以解决现有方法无法定量测量狭小孔内回转体同轴度的问题。装置包括定位支撑组件、色散共焦位移传感器、反射镜、旋转定位工装及控制器；定位支撑组件包括定位件、支撑件和反射镜支架；定位支撑组件和色散共焦位移传感器整体位于基准孔内时，定位件的四个圆角和支撑件的弹性支撑点均与基准孔内壁紧密接触；反射镜通过反射镜支架固定，其位置姿态满足色散共焦位移传感器发出的光束经反射镜反射后垂直入射至回转体被测表面；旋转定位工装包括拨杆，拨杆可带动定位支撑组件旋转且不会对定位支撑组件产生径向力；控制器用于获取光程长度，进而计算被测回转体轴线相对于基准孔轴线的同轴度。CN107270839ACN107270839A权利要求书1/2页1.孔内回转体同轴度测量装置，包括定位支撑组件；其特征在于：还包括色散共焦位移传感器、反射镜、旋转定位工装以及控制器；所述定位支撑组件包括相对固定设置的定位件和支撑件，定位件和支撑件之间的空间用于固定安装所述色散共焦位移传感器；定位件的底面为四个角均为圆角的矩形平面，支撑件的底面上设置有至少一个弹性支撑点；定位件、支撑件以及色散共焦位移传感器整体位于基准孔内时，定位件的底面的四个圆角和支撑件底面的弹性支撑点均与基准孔内壁紧密接触；所述定位支撑组件还包括与定位件或者支撑件固连的反射镜支架，所述反射镜通过反射镜支架固定于基准孔内，反射镜的位置和姿态应满足色散共焦位移传感器发出的光束经反射镜反射后能够垂直入射至基准孔内回转体的被测表面上；所述旋转定位工装包括至少一根拨杆，拨杆的一端与所述定位件和/或支撑件接触，拨杆可带动所述定位件和/或支撑件在基准孔内旋转且不会对所述定位件和/或支撑件产生径向力，拨杆的另一端伸出基准孔；控制器位于基准孔外，与色散共焦位移传感器通过传输光纤相连，用于获取光程长度；通过所述光程长度即可计算出被测回转体轴线相对于基准孔轴线的同轴度；所述光程指光从色散共焦位移传感器探头出射经反射镜反射至被测回转体表面的路程。2.根据权利要求1所述的孔内回转体同轴度测量装置，其特征在于：所述旋转定位工装还包括位于色散共焦位移传感器一侧的定位转盘；定位转盘为旋塞式结构，中部沿轴线方向开设有用于使传输光纤通过的通孔，底部沿径向外伸与基准孔端部配合实现轴向定位；所述拨杆的一端穿过定位转盘与所述定位件和/或支撑件接触，拨杆的中部通过紧定螺钉与定位转盘锁紧，拨杆的另一端伸出定位转盘。3.根据权利要求2所述的孔内回转体同轴度测量装置，其特征在于：所述定位件和支撑件为一体件。4.根据权利要求1、2或3所述的孔内回转体同轴度测量装置，其特征在于：所述定位件上开设有轴向条形孔和径向条形孔，其中，轴向条形孔设置在定位件用于固定色散共焦位移传感器的面上，色散共焦位移传感器通过该轴向条形孔固定于定位件上，通过该轴向条形孔可实现反射镜与色散共焦位移传感器的探头之间轴向距离的调节；径向条形孔设置在定位件用于固定反射镜支架的面上，反射镜支架通过该径向条形孔固定于定位件上，通过径向条形孔可实现反射镜到被测回转体表面的高度调节。5.根据权利要求1、2或3所述的孔内回转体同轴度测量装置，其特征在于：所述弹性支撑点为弹簧柱塞。6.孔内回转体同轴度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将权利要求1至5任一所述的孔内回转体同轴度测量装置放入基准孔中；2)调整旋转定位工装，将色散共焦位移传感器定位在基准孔内设定深度和设定角度下，定义此时色散共焦位移传感器为初始位置，打开色散共焦位移传感器；3)色散共焦位移传感器的探头发出一束白光并入射至反射镜上，经反射镜反射后垂直入射至基准孔内回转体的被测表面上；4)色散共焦位移传感器接收基准孔内回转体的被测表面所返回的光信号，并将该光信2CN107270839A权利要求书2/2页号送入控制器；5)控制器通过光谱分析显示输出当前状态的位移，记为S0；6)调整旋转定位工装，将色散共焦位移传感器沿同一方向旋转三次，每次旋转90°；每次旋转后都按照步骤3)-5)相同的方法测量一次当前状态的位移，分别记为S90，S180和S270；7)通过步骤5)-6)中测量