采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103245293A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103245293103245293A(43)申请公布日2013.08.14(21)申请号201310173261.9G01B11/24(2006.01)(22)申请日2013.05.13(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人苏成志张斯程李振辉顾元峰王德民包海峰(74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务所22210代理人陶尊新(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01B11/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置及方法(57)摘要采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置及方法属于激光检测技术领域。现有技术出现坐标耦合误差，降低了齿轮测量精度。在本发明之装置中，角位移旋转系统中的转轴上端与反射镜背面连接，在转轴下端安装角位移传感器；Z向调节机构一侧接角位移旋转系统，另一侧接Z向光栅尺；同轴调节机构一侧接同轴光栅尺，另一侧接位移调节机构；位移调节机构一侧接位移光栅尺，另一侧接激光位移传感器；测量光轴线与Z向平行；角位移传感器、Z向光栅尺、激光位移传感器分别与数据采集和处理系统连接。本发明之方法从环尺内壁上的环形刻度线上读出环形光斑运动轨迹的最高点与最低点的高度差h，测量光轴线与转轴轴线的偏差δ由公式δ=h/(2tanα)求出，调节同轴调节机构直至消除偏差δ。CN103245293ACN1032459ACN103245293A权利要求书1/2页1.一种采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置，其特征在于，反射镜（1）由角位移旋转系统（2）支撑，角位移旋转系统（2）中的转轴（3）上端与反射镜（1）背面连接，在转轴（3）下端安装角位移传感器（4），转轴（3）轴线与Z向平行，所述Z向为测量坐标系Z轴方向；Z向调节机构（5）一侧接角位移旋转系统（2），另一侧接Z向光栅尺（6）；同轴调节机构（7）的调节方向与Z向垂直，同轴调节机构（7）一侧接同轴光栅尺（8），另一侧接位移调节机构（9）；位移调节机构（9）一侧接位移光栅尺（10），另一侧接激光位移传感器（11）；激光位移传感器（11）测量光出口朝向反射镜（1）正面，测量光轴线与Z向平行；角位移传感器（4）、Z向光栅尺（6）、激光位移传感器（11）分别与数据采集和处理系统连接。2.根据权利要求1所述的采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置，其特征在于，位移调节机构（9）有两个作用，一是在测量前调节激光位移传感器（11）在Z向上的位置，以适合不同直径齿轮的测量，二是在测量过程中使激光位移传感器（11）与反射镜1同步沿Z向移动，完成对待测内齿轮（13）各截面的扫描测量。3.根据权利要求1所述的采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置，其特征在于，在采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置中还有一个工件承载台（14），工件承载台（14）的台面为平面，该平面与Z向垂直；在工件承载台（14）中心开有圆孔，转轴（3）自该圆孔穿过；该圆孔的半径大于反射镜（1）回旋半径。4.根据权利要求1所述的采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的装置，其特征在于，所述Z向调节机构（5）、同轴调节机构（7）、位移调节机构（9）均为丝杠螺母机构。5.一种采用激光转镜扫描测量内齿轮形貌的方法，其特征在于，测量工位基准面与Z向垂直，所述Z向为测量坐标系Z轴方向，将环尺（12）安放在测量工位，环尺（12）轴线与Z向平行，反射镜（1）位于测量工位并处在环尺（12）中，反射镜（1）的正面为反射面，反射面与测量工位基准面的夹角α已知；由角位移旋转系统（2）驱动反射镜（1）旋转360°角，由激光位移传感器（11）发出的测量光由反射镜（1）反射，在环尺（12）内壁上形成环形光斑运动轨迹，从环尺（12）内壁上的环形刻度线上读出所述环形光斑运动轨迹的最高点与最低点的高度差h，测量光轴线与转轴（3）轴线的偏差δ由公式δ=h/(2tanα)求出，由同轴调节机构（7）借助位移调节机构（9）沿同轴调节机构（7）的调节方向调节激光位移传感器（11），同时观察同轴光栅尺（8），直至消除偏差δ；由待测内齿轮（13）原位替换环尺（12），由角位移旋转系统（2）驱动反射镜（1）旋转，由Z向调节机构（5）沿Z向调节角位移旋转系统（2），变换待测内齿轮（13）的扫描测量截面位置；由激光位移传感器（11）及反射镜（1）实现对待测内齿轮（13）各截面的扫描测量；由角位移传感器（4）、Z向光栅尺（6）、激光位移传感器（11）分别将扫描测量角位移方位角数据、扫描测量截面位置数据、扫描测量线位移半径数据传