[发明专利]一种测量同轴度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域的同轴度测量装置，特别是一种在联轴器装配过程中的测量同轴度的装置及方法。

背景技术

在大批量的工业生产中，生产过程的高度自动化和产品质量的日益提高，要求更有效，更精确和高速度的检测识别手段。光学检测技术能够保证工业现场环境下的可靠性，提高生产自动化程度，大大提高生产效率。因此，在现代自动化生产过程中，光学检测被广泛地用于产品的识别、质量控制、测量检验、自动化装备等领域。

目前在同轴度测量方面，几乎都在使用千分表目视读数测量的方法，该方法具有一定的局限性，比如其必须是接触测量，基于人眼的读数测量等等。基于机器视觉的非接触测量无疑具有不受测量环境限制，不因测量人员不同而引入测量误差的绝对优势。伴随着制造业大批量生产的发展趋势，快速测量，以及自动化智能化成为必然的发展方向，该测量方法正是迎合了自动化智能化的发展要求，对产品的生产过程质量监控起着非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量同轴度的装置及方法。基于一套同轴共焦光路成像，采用CCD光电耦合器件探测光点位置，最终进行数据采集及处理得到同轴度数据。其操作简单，测量精度高，可实施性强，稳定性好，具有自动化及智能化的优点，无需人工干预，适合在线测量。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种测量同轴度的装置，其特征在于，包括光源，及置于光源出射面上的分光棱镜一，在分光棱镜一下方依次设置有透镜一、透镜二、分光棱镜二，分光棱镜二下方设置有一被检测轴一，分光棱镜二左侧设置有一45°角放置的平面反射镜，平面反射镜下方设置有一被检测轴二；在分光棱镜一上方设置有CCD探测器，所述CCD探测器与处理器电连接，处理器电连接计算机。

所述光源为半导体激光器点光源。

所述透镜一与透镜二为凸透镜。

所述分光棱镜一与分光棱镜二为偏振分光棱镜。

一种测量同轴度的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1）搭建光路，将光源设置于透镜一的焦点处，使光源发出的光束通过分光棱镜一与透镜一后形成平行光束；透镜一与透镜二设置时焦点位置重合；平行光束通过透镜二后汇聚，再通过分光棱镜二透射到达被检测轴一，被检测轴一设置于透镜二的焦平面处；平行光束通过透镜二后汇聚，再通过分光棱镜二反射到达被检测轴二；到达被检测轴一、被检测轴二的光束经反射沿原光路到达CCD探测器上，CCD探测器与处理器电连接，处理器与计算机电连接；

2）应用搭建好的光路，用标准量块对CCD探测器进行标定，计算CCD每像元对应的实物实际尺寸；

3）被检测轴一，被检测轴二置于搭建好的光路中，采用自准直法，使被检测轴一处于透镜二的焦面位置，通过被检测轴一、被检测轴二自身的电机或者手动使被检测轴一、被检测轴二匀速转动一周；

4）经被检测轴一反射的光束通过分光棱镜二、透镜二、透镜一、分光棱镜一成像于CCD探测器上o点处，经处理器输出到计算机中；

5）经被检测轴二反射的光束通过平面反射镜、分光棱镜二、透镜二、透镜一、分光棱镜一成像于CCD探测器上，经处理器输出到计算机中；

6）计算机将被检测轴一、被检测轴二旋转一周后处理器输出的值进行轨迹圆拟合，得到两个曲线圆，通过对两个曲线圆的轴向、径向不重合度计算，根据步骤2）中标定的像元尺寸，以及光学系统放大倍率，得到同轴度数值。

所述步骤5）进一步为：

1）若被检测轴二与被检测轴一的同轴误差为a1,则成像到CCD探测器上，轴二的反射光点位于o点右侧a 处；

2）若被检测轴二与被检测轴一的同轴误差为b1,则成像到CCD探测器上，轴二的反射光点位于o点左侧b 处；

3）由探测到的a、b值能推算出a1,b1。