多功能激光衍射测量仪及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种在机械制造领域中应用的多功能激光衍射测量仪及其测量方法，在测量仪底座１上装有激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件，在容栅式数显直尺５－５部件的屏幕立柱５－３上装有回转盘５－６暗盒５－１２、容栅式数显直尺５－５和接收光屏５－２２均与回转盘５－６固定在一起；在ＣＣＤ立柱６－３上装有线阵ＣＣＤ摄像镜头，该测量仪的测量具有两种光路系统并采用了容栅式数显直尺５－５和线阵ＣＣＤ，用计算机通过程序处理和运算显示出测量结果和图形，实现对多种尺寸、多项形位误差，表面粗糙度和外锥角的非接触式的测量，测量方法先进、科学、快捷、精度高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械制造领域的激光测量仪及其测量方法，特别涉及一种对多种尺寸、多项形位误差、表面粗糙度和外锥角测量的非接触式。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在底座上装备有激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件、等高V形等部件和CCD测量部件，特别是装有带暗盒组件的数据输出端口的容栅式数显直尺部件。是根据夫琅和费单缝衍射原理、小孔衍射原理及光栅衍射原理，利用了激光亮度高、方向性好、单色性好和相干性好等特点。集“机、光、电”于一体的一种几何量测量仪。其测量方法有两种第一种是将暗盒组件、带数据输出端口的容栅式数显直尺，与计算机相连，将容栅式数显直尺测得数据，通过专用接口输送给计算机，通过数据处理程序，计算并显示出测量结果与图形，容栅式数显直尺部件的屏幕立柱装有回转盘、暗盒组件、带数据输出端口的容栅式数显直尺和接收光屏均与回转盘固定在一起，回转盘上加工有两个腰形槽，中心装有一销轴与屏幕立柱上的滑块连接并随滑块在立柱上上下移动；回转盘装在屏幕立柱的前面，可以绕中心销轴回转90°之间任意角度，因此，除了能测量水平方向与垂直方向的衍射条纹外，还可测量0-90°间任意角度的衍射条纹；第二种测量方法是用线阵CCD进行测量，线阵CCD器件通过CCD框架固定在立柱上的滑块上，CCD器件除可随滑块上下移动外，也可在框架中转动，实现对水平、垂直及任意方向衍射条纹的测量，加上驱动器、数据采集卡与计算机相连接，通过程序实现对CCD器件输出的视频信号的采集处理及运算，显示出测量结果和图形。多功能激光衍射测量仪有两种光路系统，一种是激光束水平地通过棱缘立柱的长孔，从棱缘与被测工件形成的狭缝及负透镜的中心通过，射向接收光屏；另一种光路系统是激光束垂直入射，穿过被测物小孔或狭缝后到45°平面反射镜反射成水平光束，光束通过负透镜的中心后，再射向接收屏幕。在无负透镜的光路中，根据夫琅和费单缝衍射原理，当衍射物(或宽度为b的狭缝)与接收屏幕距离为L时，衍射条纹间距为D1＝λL1/b，式中λ为氦氖激光波长，当光路中放上放大倍数为K的负透镜时，衍射条纹间距为D2＝KλL2/b。即在得到相同衍射条纹间距，即D1＝D2的条件下，有负透镜的光路长度L2只是无负透镜时光路长度的1/K倍。因此，负透镜可以明显减小仪器的长度尺寸，而在狭缝宽度测量极限误差的计算式中Δlimb1＝λL1/D12·ΔD1及Δlimb2＝KλL2/D22·ΔD2，若令b1＝b2，L1＝L2，ΔD1＝ΔD2，因为D2＝KD1，所以有负透镜的光路的测量极限误差只是无负透镜时的测量极限误差的1/K倍，如K＝1.70，D1＝2mm，D2＝KD1＝3.4mm，即Δlimb2＝Δlimb1K，因此用负透镜可明显提高仪器的测量精度。多功能激光衍射测量仪及其方法具有如下特点1、该议器用少量测量附件，采用非接触测量、相对测量及间接测量，可实现对细丝直径、微小孔径、薄片厚度、弹性件内外径、零件长、宽、高尺寸及轴径的测量，也可对多项形位误差项目，如直线度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、跳动等的测量，还可测量表面粗糙度及外锥角。2、采用带数据输出端口的容栅式数显直尺、线阵CCD及计算机非接触测量，相对、间接测量，方法先进、科学、测量精度高。3、该议器集“机、光、电”于一体，具有功能多、体积小、重量轻、结构简单新颖、操作方便、造价低等特点。附图说明图1示容栅数显直尺测量系统总装配结构图。图2示图1示的容栅式数显直尺部件结构主视图。图3示图2的俯视图。图4示图2的A-A剖视图。图5示图2的暗盒部件结构主视图。图6示图5的B-B剖面图。图7示图6的C-C剖面图。图8示图5的A向局部视图。图9示图6的B向视图。图10示多功能激光衍射测量仪垂直光路装配结构图。图11示多功能激光衍射测量仪CCD测量部件结构图。图12示图11的A向局部视图。图13示图12的A＇向局部视图。图14示图1的B向局部视图。图15示图1的C向局部视图。图16示多功能激光衍射测量仪连体V形块部件主视图。图17示图16的左视图。图1-17中，1-底座；1-1-激光器立柱底座横槽；1-2-棱缘支架底座横槽；1-3-支承部件底座横槽；1-4-负透镜立柱底座横槽；1-5-容栅式数显直尺底座横槽及CCD底座横槽；1-6-线纹尺横槽；2-1-锁紧螺丝；2-2-锁紧块；2-3、2-11、2-12、2-13、2-15、2-16-调节螺丝；2-4-外壳；2-5-垫板；2-6-激光管；2-7-激光管筒；2-8-激光器立柱；2-9-丝杆；2-10-手轮；2-17-滑块；2-18-连接板；3-1、3-7-锁紧螺丝；3-2锁紧块；3-3-棱缘立柱；3-4、3-5-调节螺丝；3-6-弹簧；3-8-滑块座；3-9-丝杆；3-10-手轮；3-11-叉形滑块；3-12-销轴；3-13-调节螺钉；3-14-横块；3-15-棱缘；3-16-棱缘夹块；3-17-顶紧螺丝；3-18-端盖；4-1-锁紧螺丝；4-2-锁紧块；4-3-负透镜立柱；4-4-负透镜座；4-5-端盖；4-6-负透镜；4-7-瞄准块；4-8-滑块；4-9-丝杆；4-10-手轮；5-1、5-19-锁紧螺钉；5-2-锁紧块；5-3-屏幕立柱；5-4-丝杆；5-5-容栅式数显直尺；5-6-回转盘；5-7-下盖；5-8-上盖；5-9-手轮；5-10-手柄；5-11-横销；5-12-暗盒；5-13-防转紧固螺丝；5-14-手轮；5-15-手柄；5-16-调节螺丝；5-17-丝杆；5-18-滑块；5-20-垫圈；5-21-螺钉；5-22-接收光屏；5-23-锁紧累钉；5-24-销轴；5-25-固定板；5-26-调节板；5-27-压板；5-28-发光体；5-29-绝缘板；6-1-锁紧螺丝；6-2-锁紧块；6-3-CCD立柱；6-4-CCD摄像头；6-5-滑块；6-6-CCD座；6-7-接长筒；6-8-丝杆；6-9-手轮；6-10-锁紧螺丝；6-11-端盖；6-12-滤光片；7-1-锁紧螺丝；7-2-锁紧块；7-3-支承架；7-4-被测物件；8-1-连体V形块；8-2-锁紧螺丝；8-3-锁紧块；8-4-顶尖；8-5-拉板；8-6-压紧螺丝；9-1-载物平台；9-2-45°反射镜；9-3-被测物。激光光源部件由锁紧螺丝2-1、锁紧块2-2、调节螺丝2-3、2-11、2-12、2-13、2-15、2-16外壳2-4、垫板2-5、激光管2-6、激光管筒2-7、激光立柱2-8、丝杆2-9、手轮2-10、2-14滑块2-17和紧固螺钉等组成。激光器立柱2-8通过锁紧螺丝2-1、锁紧块2-2固定在底座1上的激光器立柱底座横槽1-1中，可横向移动；激光器立柱2-8中部装一丝杆2-9，丝杆2-9上部用手轮2-10可正反转动，带动激光筒外壳2-4上下移动，外壳2-4中装有激光管筒2-7，激光管筒2-7中装有激光管2-6，激光管筒2-7放在垫板2-5上，可通过调节螺丝2-3、2-13、2-11、2-12、2-15、2-16调整激光管2-6在水平面及垂直面上的方向。该测量仪的棱缘部件，由锁紧螺丝3-1、3-6、锁紧块3-2、棱缘立柱3-3、调节螺丝3-4、3-5、3-13、弹簧3-6、锁紧螺丝3-7、滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能激光衍射测量仪及其测量方法，在测量仪的底座（１）上装激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件和Ｖ形块部件，其特征是：在容栅式数显直尺（５－５）部件的屏幕立柱（５－３）上装有回转盘（５－６），暗盒（５－１２）组件，带数据输出端口的容栅式数显直尺（５－５）和接收光屏（５－２２）均与回转盘（５－６）固定在一起；在ＣＣＤ立柱（６－３）中间装有带手轮（６－９）的丝杆（６－８），接长筒（６－７）用螺纹联接在ＣＣＤ座（６－６）的螺纹孔中，ＣＣＤ摄像镜头（６－４）用锁紧螺钉（６－１０）固定，滤光片（６－１２）胶粘在带有螺纹及长方形孔的端盖（６－１１）上，端盖（１１）与接长筒（６－７）用螺纹连接，ＣＣＤ座（６－６）与滑块（６－５）用螺钉连接在一起，滑块（６－５）穿过丝杆（６－８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马和，赵丽娟，王天煜，王成俊，何东武，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]