本发明专利技术提供一种复杂结构体尺寸高精度测量装置及测量方法，属于光学测量技术领域，用于高精度测量的自适应平行背光源结构，包括自适应平行背光源结构本体，自适应平行背光源结构本体包括LED光源板，LED光源板的上方设有整形光栅，LED光源板的下方隔空设有绝缘固定板，LED光源板与绝缘固定板之间设有n个用于调整LED光源板方位的逆向压电触动器，其中，n≥2，逆向压电触动器与数字供电控制器电连接，n个逆向压电触动器之间为并联；本发明专利技术利用5组逆向压电触动器形成空间调整工具，可以随意调整平行背光源法相面的空间位置，被测物体无需精准定位，只需要放置在一个平行的透光玻璃上面即可，操作简单，使用安全方便。使用安全方便。使用安全方便。
【技术实现步骤摘要】
一种复杂结构体尺寸高精度测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及光学测量
，具体涉及一种复杂结构体尺寸高精度测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]随着科技进步及工业现代化进程的加快，为更加有效地提高产品生产效率和质量，满足现代化需求，机械设备正朝着大型化、高效化、精密化及连续化的方向发展。随着机械设备现代化的发展，其结构也呈现出复杂化趋势，设备中所采用零部件亦呈现出复杂化和精密化，一方面，其制造精度将直接影响装配后整机的性能；另一方面，若其精度误差较大还可能引发灾难性事故。因此，对于复杂结构体尺寸精度的测量研究具有重要的意义。
[0003]目前，市面上对于复杂几何零件轮廓类尺寸精度的检测都需要背光源以提升检测精度，但常见背光源需根据需要由检测人员进行人工调整，对于经验要求较高，同时人工操作也增加了检测难度。
[0004]针对复杂的机械类零件，组成该零件的几何特征可能包括孔、平面、弧面、角等几种几何特征或者单种几何特征的组合体，常用检测设备的背光源调整难度大，检测精度受影响严重，因此，急需找到一种操作简便、具有自适应调整光源角度、价格低廉的背光源设备。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种复杂结构体尺寸高精度测量装置及测量方法，利用5组逆向压电触动器形成空间调整工具，可以随意调整平行背光源法相面的空间位置，被测物体无需精准定位，只需要放置在一个平行的透光玻璃上面即可，操作简单，使用安全方便。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种复杂结构体尺寸高精度测量装置，包括自适应平行背光源结构本体，所述自适应平行背光源结构本体包括LED光源板，所述LED光源板的上方设有整形光栅，所述LED光源板的下方隔空设有绝缘固定板，所述LED光源板与绝缘固定板之间设有n个用于调整LED光源板方位的逆向压电触动器，其中，n≥2，所述逆向压电触动器与数字供电控制器电连接，n个逆向压电触动器之间为并联。
[0007]进一步的，所述自适应平行背光源结构本体的上方隔空设有用于放置被测物体的透光玻璃，所述透光玻璃的上方隔空设有光耦传感器。
[0008]进一步的，所述逆向压电触动器包括竖向排布的多个逆向压电片，相邻逆向压电片之间设有绝缘层。
[0009]进一步的，所述LED光源板包括LED光源阵列灯珠和绝缘碳纤维刚性背板。
[0010]一种复杂结构体尺寸高精度测量装置的测量方法，包括如下步骤：
[0011](1)将待测物件放置于透光玻璃上方，光耦传感器处于待测物件上方，自适应平行背光源结构本体处于待测物件的下方；
[0012](2)利用自适应平行背光源结构本体开始进行测量，初始状态自适应平行背光源
结构本体为相对零位位置，此时光耦传感器接收光信号，由于被测物被测轮廓没有精确定位，导致光耦传感器解算出来的H不能准确反应被测物体被测轮廓尺寸精度；
[0013](3)通过数字供电控制器向5个逆向压电触动器发送数字指令，使自适应平行背光源结构本体按照空间角度进行调整方位，空间角度解算方式：θ及α循环步进数字式增加电压数值，完成背光源法向面的全方位覆盖，H值达到最小值时，记住该方位位置，即可完成被测尺寸测量。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中空间角度解算方式，即确定LED光源板最终方位位置的算法如下所述：
[0015](a)设定光源法平面初始动态坐标系为(x，y，z)，进而5个逆向压电触动器的方程分别设置为：(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)、(x5，y5，z5)，法平面方程为：
[0016]ax+by+cz+d＝0
[0017](b)利用5点构造空间平面方程，依据传统空间变换坐标可以求得平面初始方程为：
[0018]a0x+b0y+c0z+d0＝0
[0019](c)求得矢量半径为：
[0020][0021]其中：k0表示为初始值。
[0022](d)两个空间旋转角度定义为二重空间嵌套函数，分别设置为：
[0023]θ＝θ
i
+Δi(Δi＝ΔP+mi)与α＝α
j
+Δj(Δj＝ΔQ+nj)
[0024]其中：
[0025]θ
i
与α
j
为初始空间角度值，电子数字化形式为M+00与N+00；
[0026]Δi与Δj为循环步进空间角度值，ΔP与ΔQ为初始循环步进空间角度值，mi与nj为循环步进空间角度步进值，每个初始值由每个一光源标定后给出具体数值，mi与nj分别设置为递增量M+01与N+01，每一个细分数值代表空间细分角度变换值。
[0027](e)构造光耦传感器探测数值函数：
[0028][0029]其中：由图像算法获取，并且转变为矢量形式；
[0030]进而再次构造新型的空间法平面方程矢量形式为：
[0031][0032]其中：x
p
＝R
kp
cosθcosα，y
p
＝R
kp
cosθsinα，z
p
＝R
kp
sinθ，P＝(0，1，2，3...)为步进迭代数值，
[0033]公式以P＝0开始迭代计算，直到ΔP＝p
v+1
‑
p
v
达到最小值，方程迭代结束，其中，v为第v次迭代周期，进而求得目标方程，即求得步骤a、b、c、d值，确定步骤(a)中表示的目标方程，进而确定LED光源板(11)最终方位位置。
[0034]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0035]1、本专利技术利用5组逆向压电触动器形成空间调整工具，可以随意调整平行背光源法相面的空间位置，其中，逆向压电触动器包括层叠的逆向压电片，通过数字型电子信号控
制，可以完成既定的体积膨胀及压缩，达到自由调节高度的目的，逆向压电片是由石墨烯材料组成，可以完成充放电，在充放电过程中，体积会伴等同线性关系的随膨胀及压缩。
[0036]2、本专利技术的自适应平行背光源结构本体可自行调整发射出的平行光的角度，被测物体无需精准定位，即可用于检测被测物体的几何尺寸，尺寸检测精度可以达到微米量级，操作简单，使用安全方便。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术自适应平行背光源结构本体的结构示意图；
[0039]图3为本专利技术中LED光源板与逆向压电触动器结构分布的示意图；
[0040]图4为本专利技术逆向压电触动器的截面示意图；
[0041]图5为本专利技术的工作原理图；
[0042]图6为本专利技术实施例的测试结果。
[0043]1、自适应平行背光源结构本体；10、整形光栅；11、LED光源板；12、逆向压电触动器；121、绝缘层；122、逆向压电片；13、绝缘固定板；14、数字供电控制器。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复杂结构体尺寸高精度测量装置，其特征在于：包括自适应平行背光源结构本体(1)，所述自适应平行背光源结构本体(1)的上方隔空设有用于放置被测物体的透光玻璃(2)，所述透光玻璃(2)的上方隔空设有光耦传感器(4)；所述自适应平行背光源结构本体(1)包括LED光源板(11)，所述LED光源板(11)的上方设有整形光栅(10)，所述LED光源板(11)的下方隔空设有绝缘固定板(13)，所述LED光源板(11)与绝缘固定板(13)之间设有n个用于调整LED光源板(11)方位的逆向压电触动器(12)，其中，n≥2，所述逆向压电触动器(12)与数字供电控制器(14)电连接，n个逆向压电触动器(12)之间为并联。2.如权利要求1所述的复杂结构体尺寸高精度测量装置，其特征在于：所述逆向压电触动器(12)包括竖向排布的多个逆向压电片(122)，相邻逆向压电片(122)之间设有绝缘层(121)。3.如权利要求1所述的复杂结构体尺寸高精度测量装置，其特征在于：所述LED光源板(11)包括LED光源阵列灯珠和绝缘碳纤维刚性背板。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的复杂结构体尺寸高精度测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将待测物件放置于透光玻璃(2)上方，光耦传感器(4)处于待测物件上方，自适应平行背光源结构本体(1)处于待测物件的下方；(2)利用自适应平行背光源结构本体(1)开始进行测量，初始状态自适应平行背光源结构本体(1)为相对零位位置，此时光耦传感器(4)接收光信号，由于被测物被测轮廓没有精确定位，导致光耦传感器(4)解算出来的H不能准确反应被测物体被测轮廓尺寸精度；(3)通过数字供电控制器(14)向5个逆向压电触动器(12)发送数字指令，使自适应平行背光源结构本体(1)按照空间角度进行调整方位，空间角度解算方式：θ及α循环步进数字式增加电压数值，完成背光源法向面的全方位覆盖，H值达到最小值时，记住该方位位置，即可完成被测尺寸测量。5.如权利要求4所述的复杂结构体尺寸高精度测量装置的测量方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜振海，冷笑颜，王超，孙勇，刘国琴，
申请(专利权)人：南京秋辰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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