[发明专利]一种圆柱度误差的拼接干涉测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆柱度误差的拼接干涉测量装置及方法，属于轴系零件的几何量测量技术领域。

背景技术

精密轴系零件是机械产品的重要组成部分。轴系零件的形状误差直接影响零件配合表面的配合精度、回转表面的定位精度，进而影响整个机器设备的回转精度，轴系零件回转精度高或低影响旋转件的振动、噪声、润滑、密封，影响轴系零件的使用寿命。因此，在对轴系零件加工时能够及时、准确、定量地对该类零件的形位误差进行精密测量，不但可以为保证产品质量提供必要的量化信息，而且还能为零件进行工艺分析提供可靠的依据，为提高产品质量提供决策信息。

圆柱度误差是精密轴系零件计量精度指标之一，目前测量圆柱度误差的仪器主要分为接触式和非接触式两类。典型的接触式圆柱度误差测量仪器包括英国Rank Taylor Hobson 公司生产的Talyrond365、Talyrond440/450圆度仪，这类圆度仪采用空气轴承回转台，回转精度可以达到0.02μm和导轨直线度可以达到0.3μm/300mm, 具有自动标定、跟踪、调心、调平等功能，并能实现三维表面的测量分析。其它如德国Hommel Werke 公司生产的FMS6210 、FMS8100大型自动多功能圆柱度仪也是采用类似的原理，均能较好实现圆柱度误差的接触式测量。典型的非接触式圆柱度误差测量仪器如：瑞士TESA公司生产的TESA Scan 50 Plus影像测量仪是集光、机、电子和计算机为一体的非接触精密测量仪器。该仪器配备有超高精度的工作台和高集成度双CCD线性光电传感器阵列。通过对工件轴线的旋转扫描，CCD阵列上得到在直径和长度上的二维投影图像，通过对工件影像边缘变化的识别和细分内插的机理，可以有效地完成工件几何尺寸和形状公差的精确分析测量。国内林玉池等在“轴类零件参数综合检测. 中国机械工程, 2003, 11(3): 255-297.”中提出一种快速测量轴类零件径向尺寸的非接触、多参数测量方法，采用基于光学三角法测量原理的光电位移传感器，主要由半导体激光器和位置敏感检测器（PSD）组成。该方法测量结果受表面材料、表面形状的制约，测量精度略低。赵丽娟、马和等在“工具技术, 2003,37(8)”发表的“激光测量法在圆柱度误差检测中的应用”一文中提出圆柱度误差激光测量法，其根据夫琅和费单缝衍射原理，通过衍射条纹的分析得到半径变化量。该方法的极限测量误差由衍射条纹间距决定，因此提高测量精度的关键在于选用的狭缝宽度。王卫东等在“计量学报, 2006, 27(1): 18-21.”发表的“机床主轴回转精度的 CCD 测量系统”一文中提出了利用数字图像处理技术，建立了一套主轴回转精度的CCD测量系统，通过采集主轴上的光源信号随主轴回转时的跳动，实现了主轴回转误差的测量。

综合上述国内外的圆柱度误差测量仪器的现状，其主要表现在：

（1）、轴系零件的圆柱度误差测量以接触式点位传感测量，在测量过程中，经常出现存在触头对工件表面损伤；触头的磨损将造成接触面大小的变化引起测量精度降低；另外，圆柱度误差测量多采用半径间接测量方法，这种方法要求安装转台的偏心小，并且要求是等角度采样偶数点，使用受到一定的限制。

（2）、轴系零件的圆柱度误差测量以非接触式测量与接触式测量相比，该圆柱度误差测量是无损检测，具有速度快、在线测量的优点。但是，该圆柱度误差测量是采用激光衍射方法和零件投影图像方法，不足之处是：测量的精度受环境影响因素多，测量结果重复性差，另外，由于该方法采用旋转采样，采样数据少，采样效率低，该测量方法的测量精度低，测量结果分辨力低。

发明内容

为了克服上述已有圆柱度误差测量装置及方法存在的缺陷，本发明提出了一种圆柱度误差的拼接干涉测量装置及方法，该方法利用子孔径重叠拼接将多个干涉测量结果进行融合，实现回转类零件的圆柱度误差测量，其采样数据密度高、采样速度快，能够提高圆柱度误差测量的速率和测量精度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种圆柱度误差的拼接干涉测量装置，包括装有测量数据处理软件的计算机1、与计算机1连接的平面干涉仪2，计算全息透镜（computer generated hologram，缩写为CGH）3，六维被测圆柱调整机构5和六维计算全息透镜调整机构6，其特征在于：

所述的装有测量数据处理系统的计算机1用于接收来自平面干涉仪2发来的数据，对数据分析比较后，通过测量数据处理软件对输入的被测圆柱4中各子孔径测量数据进行拼接处理，拼接获得被测圆柱4的圆柱度误差；