导轨间垂直度的测量工装及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种导轨间垂直度的测量工装，它包括用于测量基准表面的直线度误差的自准直仪，以及棱镜和反射镜，所述反射镜安装在待测表面上，光线经棱镜折射后再经反射镜反射后原路反回，再次由自准直仪接收。本发明专利技术还公开了一种导轨间垂直度的测量工装的测量方法，包括以下步骤：步骤S1，利用自准直仪测出基准表面的直线度误差；步骤S2，利用自准直仪、棱镜和反射镜测出待测表面的直线度误差；步骤S3，数据处理，计算出基准表面与待测表面的垂直度误差值。本发明专利技术的导轨间垂直度测量工装通过测量基准表面和待测表面的直线度误差，并通过计算得出基准表面与待测表面的垂直度误差值。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种导轨间垂直度的测量工装及测量方法，属于几何测量


技术介绍

在双臂机器人本体结构与关键功能部件生产过程中，机床导轨直线度是几何量测量领域中最基本、最重要的一项内容，同时也是平面度、平行度、垂直度、同轴度等几何量的测量基础。导轨直线度误差直接影响到工件的加工精度，所以导轨直线度误差的测量是工业测量领域里一个非常重要的项目。传统的直线度检测方法，如平尺法、水平仪、钢丝法等，虽然检测器具简单，实际中常被采用，但各自都存在一定的局限性，测量精度不高，效率低，性能无法保证；与此同时，以准直光束为测量基准，四象限光电池为接收器件的方法由于种种原因一直未能实用化，而激光干涉仪测量法则由于其价格过高，而难以得到推广。
随着各行业的迅速发展和相关科学研究的不断深入，对垂直度测量提出了越来越多和越来越高的要求。垂直度测量是精密测量的一项重要内容，用于评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的正交程度，其中直线(或平面)可以是被测样品的直线(或平面)部分或运动轨迹形成的直线(或平面)。常见的垂直度测量方法一般可以分为专业仪器测量法和激光测量法。
专业仪器测量法主要采用垂直度测量仪、数显测高仪、测角仪或者自准直仪等专业测量仪进行垂直度测量，再利用图解法处理。这种方法操作简单，数据处理方便，但只适用于中小零件和短距离垂直度的测量，测量适用性范围和测量精度具有局限性。

技术实现思路

本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种导轨间垂直度的测量工装及测量方法，以解决大型工件间直线对直线的垂直度误差的测量。
为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种导轨间垂直度的测量工装，它包括用于测量基准表面的直线度误差的自准直仪，以及棱镜和反射镜，所述反射镜安装在待测表面上，光线经棱镜折射后再经反射镜反射后原路反回，再次由自准直仪接收。
进一步提供一种棱镜的具体结构，所述棱镜为五角棱镜，五角棱镜具有相互垂直的两个面，光线从其中一面垂直射入，经折射后从另一面垂直射出。
本专利技术还公开了一种导轨间垂直度的测量工装的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1，利用自准直仪测出基准表面的直线度误差；
步骤S2，利用自准直仪、棱镜和反射镜测出待测表面的直线度误差；
步骤S3，数据处理，计算出基准表面与待测表面的垂直度误差值。
进一步，所述步骤S3的数据处理还包括以下步骤：
步骤T1，根据基准表面的直线度误差，按比例作出基准表面的误差曲线；
步骤T2，根据待测表面的直线度误差，按比例作出待测表面的误差曲线；
步骤T3，确定符合最小条件的基准直线L；
步骤T4，用垂直于直线L的两条平行直线L1和L2包容待测表面的误差曲线，两平行直线L1和L2在x轴的截距差即为所求的垂直度误差值。
采用了上述技术方案后，本专利技术的导轨间垂直度测量工装通过测量基准表面和待测表面的直线度误差，并通过计算得出基准表面与待测表面的垂直度误差值；测量工装结构简单，零件少；本专利技术的测量工装的测量方法简单，经数据处理得出基准表面与待测表面的垂直度误差值，计算量少且精度高；本专利技术特别适合用于测量大型工件(如机床导轨)间直线对直线的垂直度误差。
附图说明
图1为本专利技术导轨间垂直度测量工装的原理框图；
图2为本专利技术的基准表面的误差曲线；
图3为本专利技术的待测表面的误差曲线；
图中，1、被测工件，2、自准直仪，3、五角棱镜，4、反射镜。
具体实施方式
为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
如图1所示，一种导轨间垂直度的测量工装，它包括用于测量基准表面的直线度误差的自准直仪2，以及棱镜和反射镜4，所述反射镜4安装在待测表面上，光线经棱镜折射后再经反射镜4反射后原路反回，再次由自准直仪2接收。
优选地，如图1所示，棱镜为五角棱镜3，五角棱镜3具有相互垂直的两个面，光线从其中一面垂直射入，经折射后从另一面垂直射出。
如图1所示，本专利技术还提供一种导轨间垂直度的测量工装的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1，利用自准直仪2测出基准表面的直线度误差，即待测工件的A面的直线度误差，数据见表1；
表1基准表面各点相对于测量基准的量值(单位：μm)
测点xi0 1 2 3 4 5 测值yi0 +0.5 -0.5 +1 +0.5 0 步骤S2，利用自准直仪2、棱镜和反射镜4测出待测表面的直线度误差，即待测工件的B面的直线度误差，测量时，旋转自准直仪2的旋钮，使反射后的光线再次进入自准直仪2，此时自准直仪2调节的数值即为待测表面的直线度误差，数据见表2；
表2被测表面各点相对于测量基准的量值(单位：μm)
测点yi0 1 2 3 4 5 测值xi0 +2 +1 +3 +2 +3 步骤S3，数据处理，计算出基准表面与待测表面的垂直度误差值，即A面与B面之间的垂直度误差值。
优选地，步骤S3的数据处理还包括以下步骤：
步骤T1，根据基准表面的直线度误差，按比例作出基准表面的误差曲线，如图2所示；
步骤T2，根据待测表面的直线度误差，按比例作出待测表面的误差曲线，如图3所示；
步骤T3，确定符合最小条件的基准直线L，从图中可看出，过点(2)和(5)的直线L即是符合最小条件的基准直线L；
步骤T4，用垂直于直线L的两条平行直线L1和L2包容待测表面的误差曲线，两平行直线L1和L2在x轴的截距差即为所求的垂直度误差值。
设基准直线L的方程为：
Ax+By+C＝0
因为直线L过点(2，-0.5)和点(5，0)，所以得到直线L的方程为：
x-6y-5＝0
因符合定向最小条件的两平行直线L1和L2垂直于基准直线L，故有L1和L2的一般方程分别为：
L1:Bx-Ay+C1＝0
L2:Bx-Ay+C2＝0
上述方程中，A＝1，B＝-6，又因为L1过点(3，5)，L2过点(0，0)，所以
L1:6x-y-23＝0
L2:6x-y＝0
在y＝0处，L1和L2在x轴的截距分别为23/6μm和0，所以垂直度误差为
f = ( 23 6 - 0 ) μ m = 3.83 μ m ]]>本专利技术的导轨间垂直度测量工装通过测量基准表面和待测表面的直线度误差，并通过计算得出基准表面与待测表面的垂直度误差值；测量工装结构简单，零件少；本专利技术的测量工装的测量方法简单，经数据处理得出基准表面与待测表面的垂直度误差值，计算量少且精度高；本专利技术特别适合用于测量大型工件(如机床导轨)间直线对直线的垂直度误差。
以上所述的具体实施例，对本专利技术解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导轨间垂直度的测量工装，其特征在于：它包括用于测量基准表面的直线度误差的自准直仪(2)，以及棱镜和反射镜(4)，所述反射镜(4)安装在待测表面上，光线经棱镜折射后再经反射镜(4)反射后原路反回，再次由自准直仪(2)接收。

【技术特征摘要】
1.一种导轨间垂直度的测量工装，其特征在于：它包括用于测量基准表面的直线
度误差的自准直仪(2)，以及棱镜和反射镜(4)，所述反射镜(4)安装在待测表面上，
光线经棱镜折射后再经反射镜(4)反射后原路反回，再次由自准直仪(2)接收。
2.根据权利要求1所述的导轨间垂直度的测量工装，其特征在于：所述棱镜为五
角棱镜(3)，五角棱镜(3)具有相互垂直的两个面，光线从其中一面垂直射入，经折
射后从另一面垂直射出。
3.根据权利要求1或2所述的导轨间垂直度的测量工装的测量方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤S1，利用自准直仪(2)测出基准表面的直线度误差；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐嘉乐，俞浩荣，姚素芹，王政，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32