一种基于曲面基准件的旋转角测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于曲面基准件的旋转角测量方法，在Z轴上安装差分光学测头，在与Z轴平行或同轴的旋转轴上卡固曲面基准件，所述差分光学测头位于所述曲面基准件的上方，所述差分光学测头设有两个结构相同的光学测头，在所述曲面基准件上设有与两光学测头对应的曲面Ⅰ和曲面Ⅱ，旋转轴旋转带动曲面基准件从初始位置AI旋转到位置AII处，两曲面上的测量点发生位移，通过测量点的位移量与旋转角之间的对应关系实现旋转角度的测量，采用双光学测头组合成差分测头的方法避免了对曲面基准件旋转轴的定位，采用该方法可以获得旋转轴的旋转角度，效率高，精度高，成本低，操作简单，为机床旋转轴的旋转角检测提供了新的方法。

A method of measuring rotation angle based on surface reference

The invention discloses a rotating angle measurement method based on a reference surface, installing differential probe spectroscopy on the Z axis, the solid surface datum with Z axis parallel or coaxial rotating shaft card, the differential optical probe is positioned on the top surface of the base, the difference the optical measuring head is provided with two same optical probe on the surface base piece is provided with a head corresponding to the two optical surfaces I and II surface, a rotating shaft is driven to rotate a reference surface from the initial position to the AII position of AI rotation, two measuring points on the surface displacement, the relationship between the the displacement measuring point and rotation angle measurement of rotation angle by double optical probe into method of differential measuring head to avoid positioning axis of rotation surface datum, using this method can obtain the rotation angle of the axis of rotation, effect The utility model has the advantages of high rate, high precision, low cost and simple operation, and provides a new method for rotating angle detection of a rotating shaft of a machine tool.

【技术实现步骤摘要】
一种基于曲面基准件的旋转角测量方法
本专利技术涉及一种旋转角测量方法，特别是涉及一种基于曲面基准件的旋转角测量方法。
技术介绍
目前使用较为广泛的机床误差检测仪器有激光干涉仪和球杆仪，由于自身检测原理上的因素，这些仪器在应用于多轴数控机床的误差检测中存在各自的不足：如激光干涉仪调整复杂，一次测量只能获得一个参数，操作要求高，难以实现自动化、快速化，并且价格昂贵，一般企业不具备；球杆仪无法随意规划测量路径，为旋转轴误差辨识的测量步骤设计和理论解耦算法研究增加了难度，且球杆仪以磁力座配合精密球进行接触式测量，需要在低速下运动以保证测量精度，很难适应快速化趋势。针对复杂异型零件的加工，多轴数控加工技术凭借其灵活、高效、高精的特点得到了广泛应用和推广，为满足定期精度校准的需要，高效的机床误差检测与辨识方法就成为亟待解决的问题。多轴数控机床的几何误差检测项目主要包括各轴的角度误差、定位误差、直线度误差、垂直度误差等，其中角度误差中的旋转角误差是最难测量的参数。目前国内外对机械导轨旋转轴的旋转角误差的检测还处于一种研究和探索阶段。为了检测旋转轴的旋转角误差，因此需要提出更多的旋转角测量方法。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于曲面基准件的旋转角测量方法，其特征在于，在Z轴上安装差分光学测头，在与Z轴平行或同轴的旋转轴上卡固曲面基准件，在所述曲面基准件上至少设有曲面Ⅰ和曲面Ⅱ，所述差分光学测头设有一个数据处理模块和两个结构相同的光学测头，两个所述光学测头分别是光学测头Ⅰ和光学测头Ⅱ，所述光学测头的光轴与Z轴平行，所述差分光学测头位于所述曲面基准件的上方，两个所述光学测头光轴间的距离与曲面Ⅰ和曲面Ⅱ中心间的距离相等；所述光学测头包括激光器、孔径光阑、反射镜、分光棱镜、成像透镜和CCD相机，所述激光器发出的准直光束经所述孔径光阑缩成细直光束，细直光束经所述反射镜后入射到所述分光棱镜中，1/2能量的反射光束投射到曲...

【技术特征摘要】
1.一种基于曲面基准件的旋转角测量方法，其特征在于，在Z轴上安装差分光学测头，在与Z轴平行或同轴的旋转轴上卡固曲面基准件，在所述曲面基准件上至少设有曲面Ⅰ和曲面Ⅱ，所述差分光学测头设有一个数据处理模块和两个结构相同的光学测头，两个所述光学测头分别是光学测头Ⅰ和光学测头Ⅱ，所述光学测头的光轴与Z轴平行，所述差分光学测头位于所述曲面基准件的上方，两个所述光学测头光轴间的距离与曲面Ⅰ和曲面Ⅱ中心间的距离相等；所述光学测头包括激光器、孔径光阑、反射镜、分光棱镜、成像透镜和CCD相机，所述激光器发出的准直光束经所述孔径光阑缩成细直光束，细直光束经所述反射镜后入射到所述分光棱镜中，1/2能量的反射光束投射到曲面内的任意一点，该点反射的光束经所述分光棱镜透射后，通过所述成像透镜成像在所述CCD相机上；采用所述差分光学测头和所述曲面基准件测量旋转轴的旋转角，具体步骤如下：1)通过标定得出光学测头Ⅰ的光轴在光学测头Ⅰ的CCD相机中的位置坐标O1'(x'O1,y'O1)，通过标定得出光学测头Ⅱ的光轴在光学测头Ⅱ的CCD相机中的位置坐标O'2(x'O2,y'O2)；2)调整所述曲面基准件，使所述曲面Ⅰ位于光学测头Ⅰ的测量范围内，所述曲面Ⅱ位于所述光学测头Ⅱ的测量范围内，且所述曲面Ⅰ的中心线与所述光学测头Ⅰ的光轴平行，所述曲面Ⅱ的中心线与所述光学测头Ⅱ的光轴平行；此时曲面基准件位于第一位置AI处，曲面Ⅰ上对应的测量点为A1(x1,y1)，曲面Ⅱ上对应的测量点为A2(x2,y2)；3)所述数据处理模块按照以下步骤进行数据处理：3.1)获取测量点A1(x1,y1)的坐标，具体步骤为：3.1.1)获取光学测头Ⅰ的CCD相机中成像光斑中心位置坐标A1'(x1',y1')；3.1.2)将步骤3.1)中的光斑中心位置坐标A1'(x1',y1')转换为光斑中心距离光轴的距离s1x、s1y；3.1.3)计算测量点A1斜率对应的角度：ξx1＝arctan(s1x/f)/2ξy1＝arctan(s1y/f)/2其中：ξx1代...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杏华，张震楠，房丰洲，黄银国，黄武，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12