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激光平面度檢測(cè)儀的制作方法

文檔序號(hào):5882641閱讀:430來源:國知局
專利名稱:激光平面度檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種平面度測(cè)檢測(cè)儀,特別涉及一種對(duì)大型非連續(xù)平面平面度的檢 測(cè)。
背景技術(shù)
大型零件平面度檢測(cè)方法有電子水平儀-跨橋法、三點(diǎn)支承法(主要用于圓環(huán)形 平面)和三坐標(biāo)測(cè)量法。前兩種方法均只能檢測(cè)連續(xù)平面,不能用于非連續(xù)平面(帶孔、有 槽、中間有凸臺(tái)、中間間斷、異形平面)檢測(cè)。三坐標(biāo)測(cè)量法是非連續(xù)平面平面度測(cè)量的最 佳方法,而在目前的大型設(shè)備中,其大型工件尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了三坐標(biāo)的測(cè)量范圍。因此開展 了大平面、圓環(huán)和非連續(xù)平面的平面度測(cè)量方法研究,并研制了一種新型的測(cè)量裝置即激 光平面度儀。該儀器可解決大平面、圓環(huán)和非連續(xù)平面平面度測(cè)量難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有對(duì)大型設(shè)備的研制過程中,對(duì)大型工件平面度檢測(cè),提 供一種適宜于工業(yè)生產(chǎn)的用于對(duì)非連續(xù)平面(帶孔、有槽、中間有凸臺(tái)、中間間斷、異形平 面)及大型工件平面度檢測(cè)的檢測(cè)儀。為了達(dá)成所述目的,本發(fā)明提供的激光平面度檢測(cè)儀的解決技術(shù)問題所采用的技 術(shù)方案是由五棱鏡、轉(zhuǎn)臺(tái)、激光器、四維工作臺(tái)、PSD位置傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單 元、基座及平面反射鏡組成;在基座底部的中間位置放置平面反射鏡,在基座底部和側(cè)部的 位置放置四維工作臺(tái),激光器固定在四維工作臺(tái)上,轉(zhuǎn)臺(tái)具有一中心孔,五棱鏡放置在轉(zhuǎn)臺(tái) 中心孔位置處的工作面上,五棱鏡出射光隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)成的基準(zhǔn)平面始終與五棱鏡的入射光 垂直;激光器發(fā)出的激光光束垂直向上穿過轉(zhuǎn)臺(tái),經(jīng)五棱鏡后水平射出;激光器的激光光 束與轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸重合;水平出射的激光光束隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)形成水平基準(zhǔn)平面與轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸 垂直;基座放置在被測(cè)工件的中央,將PSD位置傳感器放置在被測(cè)工件的被測(cè)點(diǎn)處,將激光 光束旋轉(zhuǎn)到PSD位置傳感器的靶面上;PSD位置傳感器測(cè)量出被測(cè)件被測(cè)點(diǎn)處與五棱鏡旋 轉(zhuǎn)成的基準(zhǔn)平面的高度差,經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元對(duì)高度差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出被 測(cè)工件的平面度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明對(duì)大型工件平面度檢測(cè),其檢測(cè)的平面不一定是連續(xù)平面。本發(fā)明的激光 平面度檢測(cè)儀特點(diǎn)是檢測(cè)工件的尺寸大,可檢測(cè)非連續(xù)平面。在保證測(cè)量精度的前提下,有 效提高檢測(cè)范圍及檢測(cè)速度。1.本發(fā)明的檢測(cè)儀,其檢測(cè)工件的范圍比較大;2.本發(fā)明的檢測(cè)儀,能檢測(cè)非連續(xù)平面的平面度。


圖1為激光平面度檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖2為PSD位置傳感器的位置測(cè)量原理圖。圖中示出部件及標(biāo)記號(hào)1為被測(cè)工件, 2為五棱鏡,3為轉(zhuǎn)臺(tái),4為激光器,5為四維調(diào)整臺(tái),6為PSD位置傳感器,7為數(shù)據(jù)采集單元,8為數(shù)據(jù)處理單元,9為基座,10為平面反射鏡。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合具體實(shí)施例,并參照 附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示,激光平面度檢測(cè)儀的具體實(shí)施方式
為由五棱鏡2、轉(zhuǎn)臺(tái)3、激光器4、四維工作臺(tái)5、PSD位置傳感器6、數(shù)據(jù)采集單元7、數(shù) 據(jù)處理單元8、基座9及平面反射鏡10組成;在基座9底部的中間位置放置平面反射鏡10, 在基座9底部和側(cè)部的位置放置四維工作臺(tái)5,激光器4固定在四維工作臺(tái)5上,轉(zhuǎn)臺(tái)3具 有一中心孔,五棱鏡2放置在轉(zhuǎn)臺(tái)3中心孔位置處的工作面上,五棱鏡2出射光隨轉(zhuǎn)臺(tái)3旋 轉(zhuǎn)成的基準(zhǔn)平面始終與五棱鏡2的入射光垂直;激光器4發(fā)出的激光光束垂直向上穿過轉(zhuǎn) 臺(tái)3,經(jīng)五棱鏡2后水平射出;激光器4的激光光束與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸重合;水平出射的激光 光束隨轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)動(dòng)形成水平基準(zhǔn)平面與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸垂直;基座9放置在被測(cè)工件1的 中央,將PSD位置傳感器6放置在被測(cè)工件1的被測(cè)點(diǎn)處,將激光光束旋轉(zhuǎn)到PSD位置傳感 器6的靶面上;PSD位置傳感器6測(cè)量出被測(cè)件1被測(cè)點(diǎn)處與五棱鏡2旋轉(zhuǎn)成的基準(zhǔn)平面 的高度差,經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元7、數(shù)據(jù)處理單元8對(duì)高度差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出被測(cè)工件1的平 面度。本發(fā)明的原理是將五棱鏡2固定在中心有孔的轉(zhuǎn)臺(tái)3的工作面上,運(yùn)用四維工作 臺(tái)5將激光光束調(diào)整到與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸重合,即經(jīng)五棱鏡2出的激光與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸垂直。 依據(jù)五棱鏡2的入射光線與出射光線垂直原理,五棱鏡2的出射光隨轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)形成的基 準(zhǔn)平面與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸垂直。測(cè)量時(shí),先將激光平面度檢測(cè)儀放置在被被測(cè)工件1的中央,調(diào)整激光平面檢測(cè) 儀,使其基準(zhǔn)平面與被檢平面平行。運(yùn)用PSD位置傳感器檢測(cè)被測(cè)工件1的被測(cè)各點(diǎn)與基 準(zhǔn)平面的高度差,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后便可得出被被測(cè)工件1的平面度。五棱鏡2可以選用T80型光電自準(zhǔn)直儀配帶的五棱鏡,五棱鏡外套有安裝孔,五棱 鏡2工作口徑只要大于Φ20πιπι的都可以;激光器4可以選用RB635-30G3激光器,激光器4 只要輸出能量為5mW 20mW,穩(wěn)定性小于3%的都可以。平面反射鏡10可以選用45°平面 反射鏡,平面反射鏡10只要反射口徑為Φ15πιπι Φ30πιπι的都可以。運(yùn)用一個(gè)GCM-2501010 20四維調(diào)整臺(tái)5固定RB635-30G3激光器4,激光器4發(fā)出 的激光水平射出,經(jīng)45°平面反射鏡10將激光垂直向上射出,調(diào)整四維調(diào)整臺(tái)5,使激光與 轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸重合,在轉(zhuǎn)臺(tái)3的工作臺(tái)上固定一個(gè)五棱鏡2,垂直向上的激光經(jīng)五棱鏡2后 水平射出,所述五棱鏡2為T80型光電自準(zhǔn)直儀配帶的五棱鏡,五棱鏡外套有安裝孔;根據(jù)在五棱鏡2的垂直平面內(nèi),五棱鏡2的入射光與出射光始終垂直這一原理,在
4檢測(cè)工作時(shí),入射到五棱鏡2的激光是固定不動(dòng)的,五棱鏡2的出射光隨轉(zhuǎn)臺(tái)3的旋轉(zhuǎn)而繞 轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)形面一個(gè)基準(zhǔn)平面,這個(gè)基準(zhǔn)平面與轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)軸垂直;檢測(cè)時(shí), 將激光平面度檢測(cè)儀放置在被測(cè)工件1的平面中央,用PSD位置傳感器6 (Pacific Silicon Sensor,DL100-7PCBA3)探測(cè)被測(cè)工件1的平面與激光形成的基準(zhǔn)平面的高度差,便可檢測(cè) 出被測(cè)工件1的平面的平面度;數(shù)據(jù)采集單元7(為ZTIC,USB7333, USB接口的數(shù)據(jù)采集單元)用USB接口與數(shù) 據(jù)處理單元8 (計(jì)算機(jī))相聯(lián),再用并口數(shù)據(jù)線與PSD位置傳感器6相聯(lián);PSD位置傳感器6 探測(cè)的高度差信息傳送到數(shù)據(jù)處理單元8,當(dāng)檢測(cè)完后,數(shù)據(jù)處理單元8運(yùn)用諧波分析數(shù)據(jù) 處理方法分析和處理,將得到被測(cè)工件1平面的平面度。如圖2所示為PSD位置傳感器6的位置測(cè)量原理
權(quán)利要求
1.激光平面度檢測(cè)儀,其特征在于由五棱鏡O)、轉(zhuǎn)臺(tái)(3)、激光器0)、四維工作臺(tái) (5)、位置傳感器PSD(6)、數(shù)據(jù)采集單元(7)、數(shù)據(jù)處理單元(8)、基座(9)及平面反射鏡 (10)組成;在基座(9)底部的中間位置放置平面反射鏡(10),在基座(9)底部和側(cè)部的位 置放置四維工作臺(tái)(5),激光器固定在四維工作臺(tái)(5)上,轉(zhuǎn)臺(tái)(3)具有一中心孔,五 棱鏡( 放置在轉(zhuǎn)臺(tái)( 中心孔位置處的工作面上,五棱鏡O)出射光隨轉(zhuǎn)臺(tái)( 旋轉(zhuǎn)成 的基準(zhǔn)平面始終與五棱鏡O)的入射光垂直;激光器(4)發(fā)出的激光光束垂直向上穿過轉(zhuǎn) 臺(tái)(3),經(jīng)五棱鏡( 后水平射出;激光器的激光光束與轉(zhuǎn)臺(tái)( 的轉(zhuǎn)軸重合;水平出 射的激光光束隨轉(zhuǎn)臺(tái)( 的轉(zhuǎn)動(dòng)形成水平基準(zhǔn)平面與轉(zhuǎn)臺(tái)( 的轉(zhuǎn)軸垂直;基座(9)放置 在被測(cè)工件(1)的中央,將PSD位置傳感器(6)放置在被測(cè)工件(1)的被測(cè)點(diǎn)處,將激光光 束旋轉(zhuǎn)到PSD位置傳感器(6)的靶面上;PSD位置傳感器(6)測(cè)量出被測(cè)件(1)被測(cè)點(diǎn)處 與五棱鏡( 旋轉(zhuǎn)成的基準(zhǔn)平面的高度差,經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元(7)、數(shù)據(jù)處理單元(8)對(duì)高度 差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出被測(cè)工件(1)的平面度。
全文摘要
本發(fā)明為一種激光平面度檢測(cè)儀由激光器、五棱鏡、轉(zhuǎn)臺(tái)、激光器、四維工作臺(tái)、PSD位置傳感器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、基座及平面反射鏡組成。激光器發(fā)出的光經(jīng)轉(zhuǎn)臺(tái)中心經(jīng)五棱鏡反射后水平射出。五棱鏡隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)五棱鏡水平射出的激光也隨之水平轉(zhuǎn)動(dòng),此水平的激光光束轉(zhuǎn)動(dòng)形成了基準(zhǔn)平面。在被測(cè)平面上放置PSD位置傳感器便可測(cè)量出被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于激光光束基準(zhǔn)平面的高度差,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后便可得出被檢面平面度誤差。
文檔編號(hào)G01B11/30GK102109331SQ20101057425
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者景洪偉, 曹學(xué)東, 楊文志, 許瑋琦 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
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