一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；测微测头安装在XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；测微测头的测球与凸轮表面相接触；激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，角锥镜一接收的反射后X光路与测杆的轴向相平行；Z光路被角锥镜二接收，角锥镜二接收的反射后Z光路与测杆的轴向相垂直；角锥镜一和角锥镜二均设置在测微测头的测杆上。本发明专利技术采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，大大降低了测量过程的阿贝误差，同时光路的布置适用于多种类型凸轮的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法
本专利技术属于精密测量
，涉及一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法。
技术介绍
凸轮轴属于发动机的配气机构，其升程误差直接影响气门开闭间隙大小及配气效率，也是发动机噪声的影响因素之一。目前，凸轮测量方法主要依靠的是极坐标测量原理，即由精密主轴系统和高精度光栅编码器生成被测量凸轮回转角度的圆分度，由径向精密导轨和长光栅传感器在径向方向上扫描凸轮桃形面，最终由测量软件计算出凸轮参数的误差值。在此类仪器中，光栅尺不仅作为各坐标轴的测长单元，又作为各坐标轴运动的反馈控制单元，一般都布局在X、Y、Z导轨附近，远离凸轮被测点，由于导轨存在一定的角摆误差，以至产生较大的阿贝误差，大大降低了凸轮的测量精度。同时对于凸轮多个误差项的测量，现有测量原理对于不同凸轮的升程值测量无法避免测量光路间的位移影响，因而无法适用于多种凸轮的测量。因此，提供一种能够提高凸轮的测量精度，且适用于多种凸轮的测量的基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了实现上述的专利技术目的，本专利技术提供一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置及测量方法，采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，激光干涉测长光路布置在凸轮被测点附近，大大降低了测量过程的阿贝误差，同时光路的布置适用于多种类型凸轮的测量。为实现上述目的其具体方案如下：一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置，所述凸轮位于凸轮轴上，在凸轮轴带动下做回转圆周运动，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；其中，所述测微测头安装在所述XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；所述测微测头包括测杆和位于所述测杆前端的测球，所述测球与所述凸轮表面相接触；所述激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；所述X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，所述角锥镜一接收的反射后X光路与所述测杆的轴向相平行；所述Z光路被角锥镜二接收，所述角锥镜二接收的反射后Z光路与所述测杆的轴向相垂直；所述角锥镜一和所述角锥镜二均设置在所述测杆上。优选的，所述XZ轴运动装置包括X轴导轨，和滑动连接于X轴导轨的X轴滑块，Z轴导轨，和滑动连接于Z轴导轨的Z轴滑块；所述X轴导轨安装于所述Z轴滑块上；所述测微测头安装于所述X轴滑块上。优选的，所述测微测头还包括测头座，所述测头座安装于所述X轴滑块上，所述测杆安装于所述测头座上。优选的，所述分光镜分出的X光路依次经过平面镜一、平面镜二后，入射至所述角锥镜一，所述平面镜一和所述平面镜二对各自的入射光路均进行90°反射。优选的，所述凸轮包括盘形凸轮，所述测球与所述盘形凸轮侧表面相接触。优选的，所述凸轮包括圆柱凸轮，所述圆柱凸轮上具有曲线槽，所述测球与所述曲线槽下端面和内底面相接触。本专利技术还提供了一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置的测量方法，其包括如下步骤：步骤一、在所述凸轮轴一侧布置XZ轴运动装置及测微测头，并搭建激光干涉测长双光路；步骤二、X轴和Z轴方向上的激光测量值清零，XZ轴运动装置带动测微测头与凸轮表面接触；步骤三、凸轮轴在回转轴系带动下做回转圆周运动，XZ轴运动装置带动测微测头向凸轮表面进行触测，每间隔N°同时采集当前激光的测长值li和回转轴系角度值θi，直到凸轮转完一圈；步骤四、测量结束后得到激光测长值和回转轴系角度值序列获得激光测长值的最大值lmax，计算得到凸轮对应升程值序列(lmax-li,θi)。优选的，所述步骤三凸轮轴回转过程中，依据测杆的偏移值来控制XZ轴运动装置沿X轴向移动或沿Z轴向移动，以保持测微测头与凸轮表面接触。优选的，所述XZ轴运动装置沿X轴向移动向凸轮表面进行触测用于盘形凸轮的测量过程；根据激光测长值和回转轴系角度值序列，获得激光测长值的最大值lmax，计算得到盘形凸轮对应升程值序列(lmax-li,θi)。优选的，所述XZ轴运动装置沿Z轴向移动向凸轮表面进行触测用于圆柱凸轮的测量过程；根据激光测长值和回转轴系角度值序列，获得激光测长值的最小值lmin，计算得到圆柱凸轮对应升程值序列(li-lmin,θi)。本专利技术相较现有技术具有以下有益效果：通过设计和布局激光干涉测长光路，采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，激光干涉测长光路布置在凸轮被测点附近，大大降低了测量过程的阿贝误差。本专利技术通过设计改进的X、Z激光干涉测长双光路，可以实现凸轮多个误差项的测量，测量过程中，X激光干涉测长光路始终沿着被测凸轮的回转中心，与凸轮实际使用时，从动件的运动路径一致。同样，Z激光干涉测长光路始终平行被测圆柱凸轮的回转轴线，与凸轮实际使用时，从动件的运动路径一致，因此测量结果不仅可以计算被测凸轮的几何误差，也可以直接反映凸轮从动件的运动位移误差。且不同光路间的独立性强，对于不同凸轮的升程值测量过程不会受到测量光路间的位移影响，适用于多种凸轮的测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的基于激光干涉原理的凸轮测量装置原理图；图2为本专利技术实施例一提供的基于激光干涉原理的凸轮测量装置俯视图；图3为本专利技术实施例二提供的基于激光干涉原理的凸轮测量装置原理图。图中：1为凸轮；2为回转轴系；3为激光器；4为分光镜；5为角锥镜二；6为测微测头；7为平面镜一；8为平面镜二；9为角锥镜一；10为Z轴滑块；11为X轴滑块；12为凸轮轴；13为X轴导轨；14为Z轴导轨；15为测头座；16为测杆；17为测球；18为曲线槽。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置，凸轮1位于凸轮轴12上，在凸轮轴12带动下做回转圆周运动，包括测微测头6、XZ轴运动装置、激光器3；测微测头6安装在XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；测微测头6包括测杆16和位于测杆16前端的测球17，测球17与凸轮1表面相接触；激光器3发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜4被分为X光路和Z光路；X光路经过平面镜反射后被角锥镜一9接收，角锥镜一9接收的反射后X光路与测杆16的轴向相平行；Z光路被角锥镜二5接收，角锥镜二5接收的反射后Z光路与测杆16的轴向相垂直；角锥镜一9和角锥镜二5均设置在测杆16上。为了进一步优化上述技术方案，XZ轴运动装置包括X轴导轨13，和滑动连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置，所述凸轮位于凸轮轴上，在凸轮轴带动下做回转圆周运动，其特征在于，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；其中，/n所述测微测头安装在所述XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；所述测微测头包括测杆和位于所述测杆前端的测球，所述测球与所述凸轮表面相接触；/n所述激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；所述X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，所述角锥镜一接收的反射后X光路与所述测杆的轴向相平行；所述Z光路被角锥镜二接收，所述角锥镜二接收的反射后Z光路与所述测杆的轴向相垂直；所述角锥镜一和所述角锥镜二均设置在所述测杆上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光干涉原理的凸轮测量装置，所述凸轮位于凸轮轴上，在凸轮轴带动下做回转圆周运动，其特征在于，包括测微测头、XZ轴运动装置、激光器；其中，
所述测微测头安装在所述XZ轴运动装置上，沿X轴或Z轴移动；所述测微测头包括测杆和位于所述测杆前端的测球，所述测球与所述凸轮表面相接触；
所述激光器发出激光干涉测长双光路，包括激光光束通过分光镜被分为X光路和Z光路；所述X光路经过平面镜反射后被角锥镜一接收，所述角锥镜一接收的反射后X光路与所述测杆的轴向相平行；所述Z光路被角锥镜二接收，所述角锥镜二接收的反射后Z光路与所述测杆的轴向相垂直；所述角锥镜一和所述角锥镜二均设置在所述测杆上。


2.根据权利要求1所述的基于激光干涉原理的凸轮测量装置，其特征在于，所述XZ轴运动装置包括X轴导轨，和滑动连接于X轴导轨的X轴滑块，Z轴导轨，和滑动连接于Z轴导轨的Z轴滑块；所述X轴导轨安装于所述Z轴滑块上；所述测微测头安装于所述X轴滑块上。


3.根据权利要求2所述的基于激光干涉原理的凸轮测量装置，其特征在于，所述测微测头还包括测头座，所述测头座安装于所述X轴滑块上，所述测杆安装于所述测头座上。


4.根据权利要求1所述的基于激光干涉原理的凸轮测量装置，其特征在于，所述分光镜分出的X光路依次经过平面镜一、平面镜二后，入射至所述角锥镜一，所述平面镜一和所述平面镜二对各自的入射光路均进行90°反射。


5.根据权利要求1所述的基于激光干涉原理的凸轮测量装置，其特征在于，所述凸轮包括盘形凸轮，所述测球与所述盘形凸轮侧表面相接触。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：林虎，薛梓，杨国梁，杨武伟，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11