一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统，用于测量具有凹状端面台阶的筒状物一与具有凸状端面台阶的筒状物二是否处于同轴状态，其特征在于，包括可沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动的三自由度平台，三自由度平台上设有激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二；激光位移传感器安装板一上设有四个激光位移传感器一；激光位移传感器安装板二上设有四个激光位移传感器二。本实用新型专利技术仅采用激光位移传感器实现测量，结构简单，不需要采用视觉测量技术，无需安装标靶，也不需要安装多种测量仪器，也不涉及复杂的数学模型和多个坐标系之间的模型计算。型计算。型计算。

【技术实现步骤摘要】
一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统


[0001]本技术涉及一种测量具有凹状端面台阶的筒状物一与具有凸状端面台阶的筒状物二是否处于同轴状态的测量系统，其中，筒状物一与筒状物二通过凹状端面台阶及凸状端面台阶相互拼接。

技术介绍

[0002]目前现有的姿态测量方式有接触式测量和非接触式测量两种。接触式测量主要由三坐标机械机构和检测头组成。进行接触式测量时，检测头和被测部件必须接触。为保证测量精度和避免仪器被撞坏，在进行接触式测量时，测量仪器和被测部件之间必须缓慢接触。加之需要检测部件的空间维度比较多导致测量的点比较多，进而导致测量时间比较长，严重影响了生产效率。
[0003]非接触式测量主要采用视觉测量与激光扫描测量相结合的方式，例如：
[0004]专利CN201410554949.6提供了一种发动机大部件自动对接装置，该方案中所设计的姿态测量系统是由摄像机和靶标、激光测距传感器、倾角传感器等组成。专利CN202110005821.4提供了一种舱段位姿测量及对准解决方案，该方案是由工业相机和三维扫描传感器配合使用，通过直线扫描的方法扫描舱段的表面通过使用轴线的拟合和母线拟合以及通过蒙特卡洛数值模拟方法来对轴线和母线进行大量的数值模拟和同端面相机组的重合变换和几何变换和一种标定方法用以对同一端面进行拍摄的相机组进行配准从而得到两个轨迹在空间中的真实位姿。专利CN201911102118.4提供了一中基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法。该方法主要是以2个双目相机，通过在固定托架上安装靶标获取位置信息，建立全局坐标系，将接工件特征点通过标靶建立两个对接部段的局部坐标系，再建立装配坐标系。然后分别确定两个局部坐标系与装配坐标系间的转换关系矩阵；最终建立虚拟调姿坐标系。
[0005]由此可见，现有的非接触式测量都需要用到视觉测量技术，视觉测量技术需要在工件上贴标靶才可以实现，需要大量的人工参与。并且视觉测量技术涉及复杂的数学模型和多个坐标系之间的模型计算，实现方式复杂。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是：提供一种仅依赖于激光器的非接触式测量设备。
[0007]为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统，用于测量具有凹状端面台阶的筒状物一与具有凸状端面台阶的筒状物二是否处于同轴状态，其特征在于，包括可沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动的三自由度平台，三自由度平台上设有激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二，激光位移传感器安装板一与激光位移传感器安装板二在Y轴方向与Z轴方向所构成的平面内相互平行；
[0008]激光位移传感器安装板一上设有四个激光位移传感器一，激光位移传感器一向筒
状物一所在方向发出激光，四个激光位移传感器一的激光发射点位于正方形一的四个顶点，正方形一的外接圆与筒状物一的凹状端面台阶的内轮廓曲线重合；
[0009]激光位移传感器安装板二上设有四个激光位移传感器二，激光位移传感器二向筒状物二所在方向发出激光，四个激光位移传感器二的激光发射点位于正方形二的四个顶点，正方形二的外接圆与筒状物二的凸状端面台阶的外轮廓曲线重合；
[0010]正方形一的中心点及正方形二的中心点与预设定的处于同轴状态的筒状物一和筒状物二的轴线在一条直线上；
[0011]激光位移传感器一及激光位移传感器二均与工控机相连。
[0012]优选地，所述三自由度平台包括由所述工控机控制的X轴运动模组、设于X轴运动模组上的由所述工控机控制的Y轴运动模组以及设于Y轴运动模组上的由所述工控机控制的Z轴运动模组。
[0013]优选地，所述X轴运动模组包括X轴滑轨，X轴滑轨上设有X轴滑块，所述Y轴运动模组固定在X轴滑块上，由X轴伺服电机在所述工控机的控制下驱动X轴滑块沿X轴滑轨在X轴方向上移动。
[0014]优选地，所述Y轴运动模组包括设于所述X轴滑块上的Y轴固定块，Y轴固定块上设有Y轴滑轨，Y轴滑轨上设有Y轴滑块，所述Z轴运动模组固定在Y轴滑块上，由Y轴伺服电机在所述工控机的控制下驱动Y轴滑块沿Y轴滑轨在Y轴方向上移动。
[0015]优选地，所述Z轴运动模组包括设于所述Y轴滑块上的Z轴固定块，Z轴固定块上设有Z轴滑轨，Z轴滑轨上设有安装块，所述激光位移传感器安装板一以及所述激光位移传感器安装板二固定在安装块上，由Z轴伺服电机在所述工控机的控制下驱动安装块沿Z轴滑轨在Z轴方向上移动。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下优点：
[0017]本技术仅采用激光位移传感器实现测量，结构简单，不需要采用视觉测量技术，无需安装标靶，也不需要安装多种测量仪器，也不涉及复杂的数学模型和多个坐标系之间的模型计算。
附图说明
[0018]图1为本技术提供的一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统的结构示意图；
[0019]图2为四个激光位移传感器一的安装位置示意图；
[0020]图3为四个激光位移传感器二的安装位置示意图；
[0021]图4为利用本技术实现测量的原理图。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0023]如图1所示，本技术公开的一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式
测量系统，包括可沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动的三自由度平台1、平行安装的激光位移传感器安装板一5与激光位移传感器安装板二6、八个激光位移传感器(分别为四个激光位移传感器一A1、A2、A3、A4，以及四个激光位移传感器二B1、B2、B3、B4)。激光位移传感器及三自由度平台1与工控机控制相连，工控机为本领域技术人员所熟知的常规部件，此处不再赘述。
[0024]三自由度平台1为本领域技术人员所熟知的常规部件，可以采用各种结构形式实现，目的是为了带动激光位移传感器安装板一5、激光位移传感器安装板二6及其上的激光位移传感器沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动。
[0025]本实施例中，三自由度平台1包括X轴运动模组、Y轴运动模组以及Z轴运动模组，由X轴运动模组在工控机控制下带动Y轴运动模组以及Z轴运动模组沿X轴运动，由Y轴运动模组在工控机控制下带动Z轴运动模组沿Y轴运动，由Z轴运动模组带动激光位移传感器安装板一5、激光位移传感器安装板二6及其上的激光位移传感器沿Z轴方向运动。
[0026]X轴运动模组包括X轴滑轨2
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1，X轴滑轨2
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1上设有X轴滑块，Y轴运动模组固定在X轴滑块上。由X轴伺服电机2
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2在工控机的控制下驱动X轴滑块2
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1及其上的Y轴运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统，用于测量具有凹状端面台阶的筒状物一与具有凸状端面台阶的筒状物二是否处于同轴状态，其特征在于，包括可沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动的三自由度平台，三自由度平台上设有激光位移传感器安装板一及激光位移传感器安装板二，激光位移传感器安装板一与激光位移传感器安装板二在Y轴方向与Z轴方向所构成的平面内相互平行；激光位移传感器安装板一上设有四个激光位移传感器一，激光位移传感器一向筒状物一所在方向发出激光，四个激光位移传感器一的激光发射点位于正方形一的四个顶点，正方形一的外接圆与筒状物一的凹状端面台阶的内轮廓曲线重合；激光位移传感器安装板二上设有四个激光位移传感器二，激光位移传感器二向筒状物二所在方向发出激光，四个激光位移传感器二的激光发射点位于正方形二的四个顶点，正方形二的外接圆与筒状物二的凸状端面台阶的外轮廓曲线重合；正方形一的中心点及正方形二的中心点与预设定的处于同轴状态的筒状物一或筒状物二的轴线在一条直线上；激光位移传感器一及激光位移传感器二均与工控机相连。2.如权利要求1所述的一种用于筒状物凹凸截面对接的高精度非接触式测量系统，其特征在于，所述三自由度平台包...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩，王东，邬西坤，钟敏，陈纪勇，石勇，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，
类型：新型
国别省市：