一种机械工件平面度快速测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机械工件平面度快速测量装置及方法，属于光电测量技术领域。包括双目定位系统，及置于机械工件待测平面上的激光平面扫描装置和PSD位置传感器，还包括依次相连的无线数据传输单元、数据采集器及数据处理单元；将PSD位置传感器放在待测工作面，激光扫描平面扫过PSD位置传感器就可以测出该点处相对于激光基准面的高度差；双目定位系统可以获得不同角度的PSD位置传感器的图像，通过对图像处理计算可以得到PSD位置传感器的空间位置信息；将测得的各点的高度信息和空间位置信息经数据采集单元和数据处理单元进行数据处理就可以得出被测工件的平面度。该装置结构设计合理，使用简便；该方法操作简单，测量速度快、效率高、范围广。

Device and method for rapidly measuring planeness of mechanical workpiece

The invention discloses a device and a method for rapidly measuring the flatness of a machine workpiece. Including the binocular positioning system, and a mechanical workpiece plane to be measured on the laser plane scanning device and PSD position sensor also includes connected wireless data transmission unit, data acquisition and data processing unit; the PSD position sensor on the surface to be measured, the laser scanning plane sweep PSD position sensor can be measured to the point the laser surface height difference relative to the reference image; PSD binocular position sensor positioning system can get a different perspective, image processing can be obtained through the calculation of the spatial position information of PSD position sensor; measured the height and space position information by the data acquisition unit and data processing unit of data processing can be obtained the flatness of the workpiece. The utility model has the advantages of reasonable structural design, convenient use, simple operation, high measuring speed, high efficiency and wide range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电测量
，具体涉及一种机械工件平面度快速测量装置及方法。
技术介绍
机械工件平面度的检测和控制在工件加工过程中具有重要作用，只有控制部件的平面度，才能使整机的精度得到提高，因此平面度的测量在工业生产中极其重要。目前已有的平面度测量方法和设备分为直接方法、间接方法、组合方法。这些方法各有优缺点，但是目前这些方法还都不能进行现场、快速、高精度、方便、大范围地进行平面度测量。目前的方法大多都是需要提前设置合适的测量布点形式，然后手动输入测量点的位置信息，才能获得最终的平面度信息。这就可能带入一定的测量误差(GB11337-2004平面度误差检测中给出了测量平面度的基本布点形式)。并且，因为需要手动输入测量位置信息，所以存在测量速度慢、实时性差、位置精度低、测量点数受限等不足，难以满足机械加工现场的快速、在线、便捷、高精度测量平面度的需要。以汉黙激光仪器公司(HamarLaserInstrumentsInc)的激光平面度检测仪器为例，它以扫射激光面为基准面，在这个基准面的基础上测量待测平面各点相对于基准面的相对高度，对所测得的数据进行处理就得到了待测平面的平面度。但是在这个系统中并没有一个可以实时定位所测点位置的装置，只能在提前设置的点上进行测量，并人工输入测量点位置信息，才能获得平面度信息，所以存在测量点数受限的缺点，并限制了它测量的速度和使用的便捷性，并极大地限制了其在机械加工现场测量的实用性。另一个被工厂广泛采用测量零件平面度的方法是三坐标测量机，它是基于三坐标测量原理，即将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过数学运算，求出被测的几何尺寸、形状和位置。三坐标测量机是一种测量物体三维尺寸的很实用的方法，但是由于测量时需要接触物体表面，可能会对物体表面有一定的损害。三坐标测量机庞大而昂贵，一般都放在专门的计量室内使用，难以在加工现场应用，另外，受三坐标测量机运动导轨长度的限制，其可测零件大小也受到比较大的限制。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种机械工件平面度快速测量装置及方法，该装置结构设计合理，使用简便；该方法操作简单，测量速度快、效率高、范围广。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种机械工件平面度快速测量装置，包括双目定位系统，及置于机械工件待测平面上的激光平面扫描装置和PSD位置传感器，还包括依次相连的无线数据传输单元、数据采集器及数据处理单元；激光平面扫描装置，用于产生激光扫描平面；PSD位置传感器，用于测量扫射激光扫描平面的高度偏离信息；双目定位系统，用于定位PSD位置传感器的空间位置信息；无线数据传输单元和数据采集器，用于将高度偏离信息和空间位置信息传输传入数据处理单元；数据处理单元，用于处理得到的高度偏离信息和空间位置信息。所述双目定位系统由摄像机I和摄像机II组成。所述激光平面扫描装置包括工作基座，在工作基座上设有激光器和平面反射镜，在平面反射镜上方设有旋转台，旋转台顶部设有五棱镜；激光器发出的激光束通过平面反射镜反射至五棱镜。通过旋转台的旋转，形成激光基准平面。旋转台内设有驱动电机。本专利技术还公开了基于上述的机械工件平面度快速测量装置进行平面度测量的方法，包括以下步骤：1)将激光平面扫描装置与PSD位置传感器放在机械工件的待测平面上，分别将PSD位置传感器放在待测平面任意三点位置，调整激光平面扫描装置的角度，使得PSD位置传感器的读数为零，确定激光基准面；2)将PSD位置传感器移到任意一个待测位置，用双目定位系统记录PSD位置传感器的空间位置信息，然后用PSD位置传感器检测激光平面的高度信息，待记录的空间位置信息和高度信息稳定显示后，移动到下一个位置；3)按步骤2)操作完成欲测的全部点的测量；4)将所测的全部点的空间位置信息和高度信息通过无线数据传输单元和数据采集器输入数据处理单元，通过拟合计算，得到机械工件待测平面的平面度信息。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开来的机械工件平面度快速测量装置，包括双目定位系统，及置于机械工件待测平面上的激光平面扫描装置和PSD位置传感器，还包括依次相连的无线数据传输单元、数据采集器及数据处理单元；激光平面扫描装置，用于产生激光扫描平面，将PSD位置传感器放在待测工作面，激光扫描平面扫过PSD位置传感器就可以测出该点处相对于激光基准面的高度差；双目定位系统可以获得不同角度的PSD位置传感器的图像，通过对图像处理计算可以得到PSD位置传感器的空间位置信息；将测得的各点的高度信息和空间位置信息经数据采集单元和数据处理单元进行数据处理就可以得出被测工件的平面度。该装置结构设计合理，使用简单，克服了已有平面度测量方法需要手动采集测量位置数据的缺陷，具有测量速度快、效率高、测量范围广、应用便捷性等优势，可以用于机械加工面、加工零件表面、机器工作面、机床工作台面、机床运动系统等的平面度检测，在精密机械、航空航天制造等高尺寸精度需求领域具有广阔的应用前景。进一步地，本专利技术的激光平面扫描装置包括工作基座，在工作基座上设有激光器和平面反射镜，激光器发出激光束经过工作基座上的五棱镜反射平行于基面射出，五棱镜安装在一个旋转台上，随着旋转台的旋转就可以产生一个激光基准平面。将工作基座放在被测工件之上，将PSD位置传感器放在待测工作面，激光基准平面扫过PSD位置传感器就可以测出该点处相对于激光基准面的高度差。进一步地，本专利技术的双目定位系统由摄像机I和摄像机II组成，两个摄像机组成的双目视觉系统可以获得不同角度的PSD位置传感器的图像，通过对图像处理计算可以得到PSD位置传感器的空间位置信息。本专利技术公开的机械工件平面度快速测量方法，利用双目定位系统来定位测量点的空间位置，可以不用在测量之前设置测量布点形式，在测量过程中可以连续、任意在待测范围内改变标靶位置，然后测得标靶的空间位置信息和高度信息，再通过数据处理单元对空间位置信息和高度信息进行处理，就可以直接计算出待测面的平面度。本专利技术的方法测量点数是不受限制的，可以获得待测量平面的完整信息，可以测量任何形状零件的平面度，整个过程可以实现连续自动测量，测量的速度和实时性、便捷性大大提高。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图；图2为激光平面扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械工件平面度快速测量装置，其特征在于，包括双目定位系统，及置于机械工件待测平面上的激光平面扫描装置(02)和PSD位置传感器(05)，还包括依次相连的无线数据传输单元(06)、数据采集器(04)及数据处理单元(03)；激光平面扫描装置(02)，用于产生激光扫描平面；PSD位置传感器(05)，用于测量扫射激光扫描平面的高度偏离信息；双目定位系统，用于定位PSD位置传感器(05)的空间位置信息；无线数据传输单元(06)和数据采集器(04)，用于将高度偏离信息和空间位置信息传输传入数据处理单元(03)；数据处理单元(03)，用于处理得到的高度偏离信息和空间位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种机械工件平面度快速测量装置，其特征在于，包括双目定位系统，
及置于机械工件待测平面上的激光平面扫描装置(02)和PSD位置传感器(05)，
还包括依次相连的无线数据传输单元(06)、数据采集器(04)及数据处理单
元(03)；
激光平面扫描装置(02)，用于产生激光扫描平面；
PSD位置传感器(05)，用于测量扫射激光扫描平面的高度偏离信息；
双目定位系统，用于定位PSD位置传感器(05)的空间位置信息；
无线数据传输单元(06)和数据采集器(04)，用于将高度偏离信息和空
间位置信息传输传入数据处理单元(03)；
数据处理单元(03)，用于处理得到的高度偏离信息和空间位置信息。
2.根据权利要求1所述的机械工件平面度快速测量装置，其特征在于，
所述双目定位系统由摄像机I(011)和摄像机II(012)组成。
3.根据权利要求1所述的机械工件平面度快速测量装置，其特征在于，
所述激光平面扫描装置(02)包括工作基座(08)，在工作基座(08)上设有
激光器(09)和平面反射镜(10)，在平面反射镜(10)上方设有旋转台(7)，
旋转台(7)顶部设有五棱镜(11)；激光器(09)发出的激光束通过平面反射
镜(10)反射至五...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾书海，常艳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61