基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法。本发明专利技术中入射光从平面镜A中心45°入射，再经平镜B反射后，由平面镜B上方的CCD接收。测量时，平面镜A与平面镜B均会绕轴心转动，CCD接收光点的位置也会产生变化。平面镜A、B再次分别绕各自轴心按规定的方向旋转某个角度，CCD上的光点位置再次产生移动。根据CCD上光点的两次位移即可测算出平面镜A、B以及在基线位置上的水平位移，该位移即轴承加工工艺上的误差值。根据平面镜旋转顺逆，轴承内径的理论值加减所测得的误差值即为轴承内径的实测值。本发明专利技术具有测量灵敏度高、快速、操作简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法
本专利技术涉及轴承内径测量领域，特别涉及一种基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法。
技术介绍
随着当今世界现代制造业技术的飞速进步，我国对工业产品的尺寸检测的精度提出了更高的要求，由此精密检测技术成为当今制造业不可或缺的一部分。同时正是随着对测量精度不断地提高要求，现今检测技术需要面对的全新测量难题，传统的原始检测手段往往已不能完全解决，所以具有创新性地高效、快速在线测量方法亟需提出。几何量测量中的一项十分重要内容无疑是长度测量，同时长度测量也是孔径测量中的一项关键技术。现今孔径测量已不再是对直径数值的简单测量，而趋势是向更为高精度的孔径测量方向发展。并且对孔径的形位参数的测量也开始提出更高的要求。但是目前由于测量方法和测量器具等各个方面的制约，孔内的内尺寸测量精度远不如外尺寸测量精度高，测量技术也需要更具创新性的发展。对孔径任意界面位置处的内尺寸参数进行精密测量，一直是内径测量领域的一项重大技术难题。外径检测目前早已成熟，但是针对内径的检测，一般的接触式测量工具，如千分尺，内径百分表和光学杠杆等，普遍精度较低，三坐标测量仪虽然精度较高，但操作较为复杂，而且在测量过程中要进行测头的误差补偿，还有就是，三坐标测量仪并不是针对孔类零件而设计的，在测量孔类零件时并无突出优势。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了基于双光杠杆法测轴承内径的方法。设A、B为两平面镜，激光从平面镜A入射，平面镜B反射，并由平面镜B上方的水平放置的CCD感应，其轴心位置分别为O1、O2，平面镜A、B的初始位置分别与水平方向呈135°以及45°，平面镜A、B可分别绕轴心O1、O2转动。S线为一条基准线，初始位置平面镜A、B与基准线S的交点分别为Q1、Q2，且Q1Q2＝d，d为被测轴承内径的理论值。基准线S距O1O2所在水平面的垂直距离为b，CCD距O1O2所在水平面的垂直距离为H。ΔL1、ΔL2分别为A镜顺时针、逆时针转动αS、αN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL3、ΔL4分别为B镜顺时针、逆时针转动βS、βN角反映在基准线S上的微小位移。实际生产应用中，ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4所代表的值为，轴承内径生产过程中产生的误差值。基于该测量方法，实际所测得的轴承内径表示为D，则D的值有如下情况：D＝d+ΔL1+ΔL4D＝d+ΔL1-ΔL3D＝d-ΔL2+ΔL4D＝d-ΔL2-ΔL3平面镜A、B反映在基准线S上的微小位移与各自转过的微小角度之间的函数关系式为：初始平面镜A、B与水平方向所夹锐角均为45°，此时CCD上所示光点位置为P1，由于平面镜A、B顺时针、逆时针旋转有多种组合，所以由CCD接收到光点的位置总共有九个区，分别为P1-P9。P5:A0BN＝Htan2βNP1:A0B0＝Htan2β＝0P6:A0BS＝Htan2βS而各个光点到初始点P1点的距离可通过CCD测得，再次使双光杠杆系统中的平面镜A、B分别绕各自轴心按规定的方向旋转某个角度，使得在基准线S上反映为在同一个方向移动相同的已知量ΔL，平面镜A与平面镜B所对应转过的角度为Δα、Δβ，光点的位置会再次移动，而Δα、Δβ可用ΔL、α、β来表示，新的光点位置在原来方程的基础上，在未知数角度上增加一个偏角，从而构造出一个新的方程。根据新方程和原方程所构造的方程组解得两个角度未知量，根据角度换算出平面镜A、B在基准线上所产生的位移，即ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4的值，根据上述所示D值表达式，便可得到内径的实际直径大小。本专利技术的有益效果在于：本专利技术具有测量灵敏度高、快速、操作简单等优点。附图说明图1是双光杠杆测微小位移的原理图；图2是本专利技术的实施例；具体实施方式以下结合附图对专利技术作进一步说明。如图1为双光杠杆测微小位移的原理图，A、B为两平面镜，其轴心位置分别为O1、O2，平面镜A、B的初始位置分别与水平方向呈135°以及45°，平面镜A、B可分别绕轴心O1、O2转动。S线为一条基准线，初始位置平面镜A、B与基准线S的交点分别为Q1、Q2，且Q1Q2＝d,d为被测轴承内径的理论值。基准线S距O1O2所在水平面的垂直距离为b，CCD距O1O2所在水平面的垂直距离为H。ΔL1、ΔL2分别为A镜顺时针、逆时针转动αS、αN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL3、ΔL4分别为B镜顺时针、逆时针转动βS、βN角反映在基准线S上的微小位移。实际生产应用中，ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4所代表的值为，轴承内径生产过程中产生的误差值。基于该测量方法，实际所测得的轴承内径表示为D，则D的值有如下情况：D＝d+ΔL1+ΔL4D＝d+ΔL1-ΔL3D＝d-ΔL2+ΔL4D＝d-ΔL2-ΔL3平面镜A、B反映在基准线S上的微小位移与各自转过的微小角度之间的函数关系式为：初始平面镜A、B与水平方向所夹锐角均为45°，此时CCD上所示光点位置为P1，由于平面镜A、B顺时针、逆时针旋转有多种组合，所以由CCD接收到光点的位置总共有九个区，分别为P1-P9。P5:A0BN＝Htan2βNP1:A0B0＝Htan2β＝0P6:A0BS＝Htan2βS而各个光点到初始点P1点的距离可通过CCD测得，因此未知量为ΔL1(或者ΔL2)以及ΔL3(或者ΔL4)。但是由于一个方程中存在两个未知数，无法将其解出。所以再考虑使双光杠杆系统中的平面镜A、B分别绕各自轴心按规定的方向旋转某个角度，使得在基准线S上反映为在同一个方向移动相同的已知量ΔL，平面镜A与平面镜B所对应转过的角度为Δα、Δβ，光点的位置会再次移动，而Δα、Δβ可以用ΔL、α、β来表示，新的光点位置可以在原来方程的基础上，在未知数角度上增加一个偏角，从而构造出一个新的方程。根据新方程和原方程所构造的方程组可解得两个角度未知量，根据角度换算出平面镜A、B在基准线上所产生的位移，即ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4的值，根据上述所示D值表达式，便可得到内径的实际直径大小。下面结合图2的实施例对本专利技术作进一步说明：A、B为两平面镜，其轴心位置分别为O1、O2，平面镜A、B的初始位置分别与水平方向呈135°以及45°，平面镜A、B可分别绕轴心O1、O2转动，S线为一条基准线，处于初始位置的平面镜A、B与基准线S的交点分别为Q1、Q2，且Q1Q2＝d,d为被测轴承内径的理论值。基准线S距O1O2所在水平面的垂直距离为b，CCD距O1O2所在水平面的垂直距离为H。ΔL1、ΔL2分别为A镜顺时针、逆时针转动αS、αN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL3、ΔL4分别为B镜顺时针、逆时针转动βS、βN角反映在基准线S上的微小位移。令A镜逆时针旋转了αN角，到A’位置，B镜逆时针旋转了βN角到了B”位置，从CCD上可以接受到的光点位置为P9：式中在上述方程中，ANBN的值可以通过CCD读出，H、d、b均为常量，未知量为ΔL2、ΔL4，一个方程两个未知数没有解，于是将A镜、B镜规定各自按逆时针方向旋转一个小角度,使得A镜、B镜在基准线上均向右移动了一个已知量ξ，A镜从A’位置移动到了A’2位置，B镜从B″位置移动到B″2位置，CCD上光点位置由P9移动到了P10位置，则P10位置方程如下：式中因此增加了一个方程，增加了一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法，其特征在于该方法具体是：设A、B为两平面镜，激光从平面镜A入射，平面镜B反射，并由平面镜B上方的水平放置的CCD感应，平面镜A和平面镜B的轴心位置分别为O1、O2，平面镜A、B的初始位置分别与水平方向呈135°以及45°，平面镜A、B可分别绕轴心O1、O2转动；S线为一条基准线，初始位置平面镜A、B与基准线S的交点分别为Q1、Q2，且Q1Q2＝d，d为被测轴承内径的理论值；基准线S距O1O2所在水平面的垂直距离为b，CCD距O1O2所在水平面的垂直距离为H；ΔL1、ΔL2分别为A镜顺时针、逆时针转动αS、αN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL3、ΔL4分别为B镜顺时针、逆时针转动βS、βN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4所代表的值即为轴承内径生产过程中产生的误差值；实际所测得的轴承内径表示为D，则D的值有如下情况：D＝d+ΔL1+ΔL4D＝d+ΔL1‑ΔL3D＝d‑ΔL2+ΔL4D＝d‑ΔL2‑ΔL3平面镜A、B反映在基准线S上的微小位移与各自转过的微小角度之间的函数关系式为：

【技术特征摘要】
1.基于双光学灵敏杠杆原理的轴承内径测量方法，其特征在于该方法具体是：设A、B为两平面镜，激光从平面镜A入射，平面镜B反射，并由平面镜B上方的水平放置的CCD感应，平面镜A和平面镜B的轴心位置分别为O1、O2，平面镜A、B的初始位置分别与水平方向呈135°以及45°，平面镜A、B可分别绕轴心O1、O2转动；S线为一条基准线，初始位置平面镜A、B与基准线S的交点分别为Q1、Q2，且Q1Q2＝d，d为被测轴承内径的理论值；基准线S距O1O2所在水平面的垂直距离为b，CCD距O1O2所在水平面的垂直距离为H；ΔL1、ΔL2分别为A镜顺时针、逆时针转动αS、αN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL3、ΔL4分别为B镜顺时针、逆时针转动βS、βN角反映在基准线S上的微小位移；ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4所代表的值即为轴承内径生产过程中产生的误差值；实际所测得的轴承内径表示为D，则D的值有如下情况：D＝d+ΔL1+ΔL4D＝d+ΔL1-ΔL3D＝d-ΔL2+ΔL4D＝d-ΔL2-ΔL3平面镜A、B反映在基准线S上的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林青，李东升，陈爱军，李喆，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33