本实用新型专利技术公开了测量精度高的齿轮测量系统及专用手持活动式光学逆反射器。该系统的全局测量设备采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪，与所述至少三台激光干涉追踪仪配合使用的用于对被测齿轮进行空间定位的手持活动式光学逆反射器，以及用于对前端测量设备进行空间定位的固定式光学逆反射器，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学逆反射器在被测齿轮的基准面上沿特定方向运动的定位结构。该测量系统及测量方法能够精确对直径为3000～10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大型高精度齿轮进行测量，提高的特大型高精度齿轮的制造水平。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及特大型齿轮的在位测量系统。针对特大型齿轮检测时测量空间范 围超大，被测特征量细微、类型多样，局部测量空间复杂的技术难点，该测量系统及测量方 法采用了将大范围空间全局测量和较小尺寸的近距离前端测量相结合的组合测量体制。
技术介绍
本领域将直径大于3000mm的齿轮定义为特大型齿轮。目前世界最大的齿轮测量中心德国Klingelnberg公司的P300最大可测直径为 3000mm。而对于直径大于3000mm的特大型齿轮，由于没有独立的测量仪器，目前唯一的检 测方法是直接将齿轮测量装置集成于齿轮加工机床上进行在位测量，并根据测量结果对机 床参数实时调整。然而，这种在位测量系统必须依赖于机床自身的精度，如果机床自身产生 问题，将直接影响到测量精度，而且很难获知和分离由于机床带来的测量误差。因此，上述 的在位测量方式难以满足直径为3000 10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特大 型高精度齿轮的测量要求。开发出不受加工机床精度影响的特大型齿轮在位检测技术一直 是困扰本领域的技术难题。然而，要使特大型齿轮的在位检测不受加工机床精度的影响，又面临着测量空间 范围超大，而局部测量特征复杂、精密、类型多样的技术难点和矛盾。为了解决这个矛盾和 难点，本技术采用了一个基本的思路，即将大范围空间全局测量和近距离小范围局域 测量相结合，构成组合测量体制，以全局测量设备作为全局整体精度控制手段，建立全局坐 标控制与约束，以局域测量设备实现不同类型的齿轮局部参数坐标测量，在测量软件配合 下获取被测特大型齿轮的几何参数，如几何尺寸、齿廓、螺旋线、接触线齿厚、齿距等。已经有人对上述的组合测量体制进行了实践。比如公开号为CN101551M0A的中 国技术专利申请就公开了一种基于激光跟踪技术的大型齿轮测量方法，其主要步骤 为1)利用激光跟踪仪建立被测齿轮的端平面和基准轴线；幻确定被测齿轮和三坐标测量 单元的位置；幻调整三坐标测量单元相对于被测齿轮的位置并对参数进行测量。该申请实 际上就是通过激光跟踪仪作为全局测量设备来实现上述基本思路中所说的大范围空间全 局测量，通过三坐标测量单元作为前端测量设备来实现近距离前端测量，通过其步骤2)确 定了被测齿轮和三坐标测量单元的位置，也就实现了将全局测量和前端测量相结合的组合 测量体制。虽然通过该方法在位测量大型齿轮不再受加工机床精度的影响，但仍存在如下 问题首先，激光跟踪仪采用的是角度传感和测长相结合的球坐标测量原理(可参考 公开号为CN101371160A的专利技术专利公开文本中记载的激光跟踪仪及其测量原理)，在长 距离测量时受到角度测量精度的影响，随着距离增加，空间坐标测量精度明显下降。以 精度最高的Leica最新型号激光跟踪仪AT901-LR为例，其测量IOm处的空间点坐标时 测距不确定度为10微米，角度不确定度士 10 μ m+5 μ m/m，则总的坐标点测量不确定度为 VlO2+(10 + 5xlO)2 = 60.83/^7。而大型风力发电、大型锻压设备、大型冶金设备以及大型船舶传动装置所需齿轮大多是直径为3000 10000mm、最小模数为6mm、精度6级及以上的特 大型高精度齿轮。如下表所示，GB/T10095. 1-2001中规定直径3000 10000mm，模数大于 6mm的6级精度的齿轮精度要求为权利要求1.齿轮测量系统，包括全局测量设备(12)、前端测量设备以及分别与所述的全局 测量设备(1 和前端测量设备(4)相连的数据处理系统，其特征在于所述全局测量设备 (12)采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪(I)，与所述至少三台激光干涉追踪仪(1)配合使用从而对被测齿轮C3)进行空间定位的手 持活动式光学逆反射器(13)，以及用于与前端测量设备的可活动部分刚性联接的固定 式光学逆反射器(16)，所述手持活动式光学逆反射器(13)包括反射镜(8)以及与所述反射 镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(1 在被测齿轮(3)的基准面上沿特定 方向运动的定位结构。2.如权利要求1所述的齿轮测量系统，其特征在于所述多路激光干涉追踪系统采用 四台激光干涉追踪仪(1)，这四台激光干涉追踪仪(1)分别设置在靠近由这四台激光干涉 追踪仪(1)所构成的测量区间O)的四个边角的位置，所述前端测量设备(4)与该被测齿 轮(3)均位于所述的测量区间O)的内侧。3.如权利要求1所述的齿轮测量系统，其特征在于所述定位结构包括用于与被测齿 轮(3)的中心孔(17)的孔壁相接触的定位本体(15)，以及设置在该定位本体(1 的上端 并安装有所述反射镜(8)的定位座(9)，使用时当所述定位本体(15)沿着被测齿轮(3)的 中心孔(17)的孔壁做圆周运动时，所述定位座(9)的下端面与被测齿轮(3)的基准端面 (18)保持紧贴状态。4.如权利要求3所述的齿轮测量系统，其特征在于所述定位本体(15)包括上端安装 有所述定位座(9)的支撑杆(10)，以及设置在该支撑杆(10)下端的旋转体(11)，该定位本 体(15)通过所述的旋转体(11)与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁接触，并且该旋转体(II)与所述反射镜(8)同轴设置。5.如权利要求4所述的齿轮测量系统，其特征在于所述旋转体(11)呈圆盘状。6.如权利要求1 5中任意一项权利要求所述的齿轮测量系统，其特征在于所述前 端测量设备(4)包括正交坐标测量装置(7)以及安装在该正交坐标测量装置(7)的活动主 轴(5)上的激光位移传感器(6)。7.专用于上述系统的手持活动式光学逆反射器，其特征在于包括反射镜(8)以及与 所述反射镜(8)联接并用于使该手持活动式光学逆反射器(13)在被测齿轮(3)的基准面 上沿特定方向运动的定位结构。8.如权利要求7所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于所述定位结构包括用 于与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁相接触的定位本体(15)，以及设置在该定位本体 (15)的上端并安装有所述反射镜(8)的定位座(9)，使用时当所述定位本体(15)沿着被测 齿轮C3)的中心孔(17)的孔壁做圆周运动时，所述定位座(9)的下端面与被测齿轮(3)的 基准端面(18)保持紧贴状态。9.如权利要求8所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于所述定位本体(15) 包括上端安装有所述定位座(9)的支撑杆(10)，以及设置在该支撑杆(10)下端的旋转体 (11)，该定位本体(15)通过所述的旋转体(11)与被测齿轮(3)的中心孔(17)的孔壁接触， 并且该旋转体(U)与所述反射镜(8)同轴设置。10.如权利要求9所述的手持活动式光学逆反射器，其特征在于所述旋转体(11)呈 圆盘状。专利摘要本技术公开了测量精度高的齿轮测量系统及专用手持活动式光学逆反射器。该系统的全局测量设备采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪，与所述至少三台激光干涉追踪仪配合使用的用于对被测齿轮进行空间定位的手持活动式光学逆反射器，以及用于对前端测量设备进行空间定位的固定式光学逆反射器，所述手持活动式光学逆反射器包括反射镜以及与所述反射镜联接并用于使该手持活动式光学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．齿轮测量系统，包括全局测量设备（１２）、前端测量设备（４）以及分别与所述的全局测量设备（１２）和前端测量设备（４）相连的数据处理系统，其特征在于：所述全局测量设备（１２）采用多路激光干涉追踪系统，该多路激光干涉追踪系统包括至少三台激光干涉追踪仪（１），与所述至少三台激光干涉追踪仪（１）配合使用从而对被测齿轮（３）进行空间定位的手持活动式光学逆反射器（１３），以及用于与前端测量设备（４）的可活动部分刚性联接的固定式光学逆反射器（１６），所述手持活动式光学逆反射器（１３）包括反射镜（８）以及与所述反射镜（８）联接并用于使该手持活动式光学逆反射器（１３）在被测齿轮（３）的基准面上沿特定方向运动的定位结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：史苏存，曲兴华，牛维汉，林超，黄勇，段玲，
申请(专利权)人：二重集团德阳重型装备股份有限公司，天津大学，中国计量技术开发总公司，重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：51
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