【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深孔检测领域，具体涉及一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪及其测量方法。
技术介绍
1、随着当今制造业的蓬勃发展，对孔类零部件提出了更高精度的加工技术要求，因此对其检测精度的要求也随之提高。对于深孔来说检测难度很大，无论是精度要求或检测速度都有很大的挑战。对于深孔加工与检测领域急需更加精密的仪器，无论是保证产品的质量还是科技的进步，高精度检测始终是一个未来的发展趋势。
2、目前深孔检测越来越趋于集成式、高精度，高效率，工业上存在很多检测方式，包括接触式和非接触式，现有技术中的深孔检测具有以下缺点：
3、1、对于接触式深孔检测，一般只适用于单个几何量的测量，测量的速度慢，效率比较低，且由于需要与被检测面接触，会对测头造成磨损对被测面造成损伤，影响测量的精度，降低仪器寿命。
4、2、非接触式检测大多都是以光电技术为基础，常见的非接触式检测有工业内窥镜、激光-相机检测等方法。使用内窥镜检测主要适用于深孔内部形貌的直观检测如划痕、锈斑、表面粗糙程度等，无法对深孔直线度、内径、圆度、圆柱度等进行精确的定量检测。使用激光-相机检测虽然精度上得到了提升，可以对深孔内径、圆度进行高精度检测，但是检测范围比较局限，无法呈现深孔内壁形貌特征，无法对孔内的划痕、锈斑等测量。
技术实现思路
1、本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪及其测量方法，以测量深孔的多几何量以及内部相貌。
2、为了解
3、自定心机构包括内衬、顶杆、压缩弹簧和支撑条，内衬通过万向节与所述推杆连接；所述顶杆设置在内衬中心，顶杆上沿轴向设置有多个圆锥台，内衬外侧对称设置有多个支撑条，所述支撑条上设置有多个穿过内衬向内衬轴心延伸的凸杆，压缩弹簧用于推动所述顶杆向进入深孔的方向运动，各个支撑条上的凸杆端部形成多个用于对圆锥台限位的卡口；
4、所述检测机构包括角度传感器、电动机、显微镜管座和显微镜，所述角度传感器的壳体固定设置在内衬上，其转动轴与内衬同轴设置，且与电动机的转轴固定连接；所述电动机的壳体与内衬固定连接，转轴还与所述显微镜管座同轴固定连接；所述显微镜管座通过轴承与内衬连接；所述显微镜倾斜设置在显微镜管座上，用于对待测工件内部成像。
5、所述自定心机构还包括第一端盖和第二端盖，所述内衬的一端与所述第一端盖固定连接，另一端与所述第二端盖固定连接；
6、所述检测机构还包括角锥棱镜和直线度检测架；直线度检测架固定设置在支撑底座上，所述直线度检测架包括架体，架体上固定设置有激光发射器、光敏传感器、测距仪，角锥棱镜固定设置在第二端盖上，用于反射激光发射器发射的激光信号，光敏传感器用于测量反射的激光信号位置偏移，激光信号位置偏移用于计算得到深孔直线度。
7、所述支撑底座上固定设置有两个用于支撑待测工件的v形块，所述内衬底部固定设置有两个球式防转设备；
8、所述检测机构还包括联轴器，所述角度传感器的转动轴通过联轴器与电动机的转轴固定连接。
9、所述凸杆的端部为半球状，所述圆锥台为圆台状，所述支撑条靠近深孔内壁的一面为弧面；所述推杆为方形杆，所述支撑底座的延伸段上设置有供推杆通过的方形孔。
10、所述内衬外侧对称设置有四个支撑条，每个支撑条上设置有两个凸杆，所述顶杆上设置有两个圆锥台。
11、所述内衬内设置有平台板，所述平台板中心设置有阶梯通孔；
12、所述顶杆的一端设置在第一端盖内，另一端间隙设置在所述阶梯通孔一端，所述角度传感器的壳体通过过盈配合固定设置在所述阶梯通孔另一端。
13、所述压缩弹簧设置在第一端盖与最近的一个圆锥台之间；
14、所述内衬上还设置有凸台，所述凸台用于与第二端盖一起对轴承进行轴向限位。
15、所述检测机构还包括光源；所述光源为设置在所述显微镜管座外周的环状激光源，用于在深孔内壁形成激光环；
16、所述第二端盖边缘与激光环的连线在显微镜的焦平面上，与显微镜观测方向垂直。
17、此外，本专利技术还提供了一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪的测量方法，包括以下步骤：
18、步骤一：通过显微镜测量第二端盖边缘与激光环的距离a，根据显微镜的倾斜角度θ计算得到第二端盖边缘与深孔内壁的距离b，计算公式为b=a·cosθ；
19、步骤二：通过电动机带动显微镜管座和显微镜旋转一周，检测得到深孔内壁的多个采样点与第二端盖距离；
20、步骤三：通过第二端盖的半径，以及电动机转动角度，确定深孔内壁的多个采样点坐标，根据各个采样点坐标，拟合计算得到深孔内壁的内径和圆度；
21、步骤四：通过推杆推动所述测量仪本体进入待测工件的深孔中不同深度，重复步骤一~三，得到深孔圆柱度，通过光敏传感器采集不同测量深度下返回激光的位置信息，并进行最小圆拟合得到深孔直线度。
22、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
23、1、本专利技术提供了一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪及其测量方法，通过内衬、顶杆、压缩弹簧、支撑条形成的自定心弹性结构，可以实现测量仪的自定心，提高了检测机构的测量精度；使用显微镜放大标准件与孔壁之间的距离，配合角锥棱镜、激光发射器和光敏传感器实现深孔内径、圆度、圆柱度、直线度等多几何量检测，提高了深孔检测的精度和效率。
24、2、本专利技术通过角度传感器与激光测距仪配合使用来确定测量仪的检测姿态，能实现深孔内壁任意截面的周向实时检测，结构简单，操作方便。
25、3、本专利技术将第二端盖设置为高精度标准件，不但能够限制轴承的位移，紧固装置，而且还可作内径检测的参考标准，即简化了结构也提高了检测精度。
26、4、电动机采用双输出轴的结构，将能量传递到角度转动传感器和显微镜管座，实现了三者的同步运动，使检测更加精确。
27、综上所述，本专利技术提供了一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪及其测量方法，其可以实现深孔的多几何量检测，检测精度高，而且结构简单，操作方便。
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1.一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，包括支撑底座（3）和测量仪本体，所述支撑底座（3）用于设置待测工件（7），所述支撑底座（3）一端向上延伸，且其延伸段上设置有推杆（1），所述推杆（1）用于推动所述测量仪本体进入待测工件（7）的深孔中；所述测量仪本体包括自定心机构和检测机构；
2.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述自定心机构还包括第一端盖（24）和第二端盖（11），所述内衬（5）的一端与所述第一端盖（24）固定连接，另一端与所述第二端盖（11）固定连接；
3.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述支撑底座（3）上固定设置有两个用于支撑待测工件（7）的V形块（6），所述内衬（5）底部固定设置有两个球式防转设备（23）；
4.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述凸杆（32）的端部为半球状，所述圆锥台（31）为圆台状，所述支撑条（9）靠近深孔内壁的一面为弧面；所述推杆（1）为方形杆，所述支撑底座（3）的延伸段上设置有供推杆（1）
5.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述内衬（5）外侧对称设置有四个支撑条（9），每个支撑条（9）上设置有两个凸杆（32），所述顶杆（21）上设置有两个圆锥台（31）。
6.根据权利要求2所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述内衬（5）内设置有平台板，所述平台板中心设置有阶梯通孔；
7.根据权利要求2所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述压缩弹簧（22）设置在第一端盖（24）与最近的一个圆锥台（31）之间；
8.根据权利要求2所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述检测机构还包括光源（15）；所述光源（15）为设置在所述显微镜管座（13）外周的环状激光源，用于在深孔内壁形成激光环（30）；
9.根据权利要求8所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，包括支撑底座（3）和测量仪本体，所述支撑底座（3）用于设置待测工件（7），所述支撑底座（3）一端向上延伸，且其延伸段上设置有推杆（1），所述推杆（1）用于推动所述测量仪本体进入待测工件（7）的深孔中；所述测量仪本体包括自定心机构和检测机构；
2.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述自定心机构还包括第一端盖（24）和第二端盖（11），所述内衬（5）的一端与所述第一端盖（24）固定连接，另一端与所述第二端盖（11）固定连接；
3.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述支撑底座（3）上固定设置有两个用于支撑待测工件（7）的v形块（6），所述内衬（5）底部固定设置有两个球式防转设备（23）；
4.根据权利要求1所述的一种基于显微镜的多几何量深孔测量仪，其特征在于，所述凸杆（32）的端部为半球状，所述圆锥台（31）为圆台状，所述支撑条（9）靠近深孔内壁的一面为弧面；所述推...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓文斌，沈兴全，于大国，赵杰，陈路生，郭林陇，李永杰，杜慧福，赵晓巍，王宇，贺雷，罗金山，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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