[实用新型]一种基于曲面基准件的二维位移测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种位移测量系统，特别是一种基于曲面基准件的二维位移测量系统。

背景技术

目前使用较为广泛的机床误差检测仪器有激光干涉仪和球杆仪，由于自身检测原理上的因素，这些仪器在应用于多轴数控机床的误差检测中存在各自的不足：如激光干涉仪调整复杂，一次测量只能获得一个参数，操作要求高，难以实现自动化、快速化，并且价格昂贵，一般企业不具备；球杆仪无法随意规划测量路径，为旋转轴误差辨识的测量步骤设计和理论解耦算法研究增加了难度，且球杆仪以磁力座配合精密球进行接触式测量，需要在低速下运动以保证测量精度，很难适应快速化趋势。

多轴数控机床的几何误差检测项目主要包括运动轴的角度误差、定位误差、直线度误差、垂直度误差等，为了检测运动轴的上述误差量，提出了一种基于曲面基准件的二维位移测量系统。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于曲面基准件的二维位移测量系统，采用该系统一次测量可以同时获得运动部件两个方向的位移。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于曲面基准件的二维位移测量系统，包括安装在运动部件上的光学测头和卡固在平台上的曲面基准件，运动部件沿Z轴设置，平台与Z轴垂直，在所述曲面基准件上设有曲面阵列，运动部件位于所述曲面基准件的上方；所述光学测头包括激光器、孔径光阑、反射镜、分光棱镜、成像透镜、CCD相机以及数据处理模块，所述激光器发出的准直光束经所述孔径光阑缩成细直光束，细直光束经所述反射镜后入射到所述分光棱镜中，1/2能量的反射光束投射到曲面阵列上的任意一点，该点反射的光束经所述分光棱镜透射后，通过所述成像透镜成像在所述CCD相机上，所述数据处理模块根据所述CCD相机中光斑的位置，计算获得运动部件的二维位移。

本实用新型具有的优点和积极效果是：基于光学曲面制造技术，利用曲面上点的坐标与其所在的切线的夹角的一一对应关系，采用该系统一次测量可以同时获得运动部件 两个方向的位移，效率高，精度高，体积小，便于携带，成本低，操作简单，为机床误差检测与辨识提供了新的思路。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的光路图。

图中：1、光学测头；1-1、激光器；1-2、孔径光阑；1-3、反射镜；1-4、分光棱镜；1-5、成像透镜；1-6、CCD相机；2、曲面基准件，2-1、曲面。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，一种基于曲面基准件的二维位移测量系统，包括安装在运动部件上的光学测头1和卡固在平台上的曲面基准件2，运动部件沿Z轴设置，平台与Z轴垂直，在所述曲面基准件2上设有曲面2-1阵列，运动部件位于所述曲面基准件2的上方。

所述光学测头1包括激光器1-1、孔径光阑1-2、反射镜1-3、分光棱镜1-4、成像透镜1-5、CCD相机1-6以及数据处理模块，所述激光器1-1发出的准直光束经所述孔径光阑1-2缩成细直光束，细直光束经所述反射镜1-3后入射到所述分光棱镜1-4中，1/2能量的反射光束投射到曲面阵列上的任意一点，该点反射的光束经所述分光棱镜1-4透射后，通过所述成像透镜1-5成像在所述CCD相机1-6上，所述数据处理模块根据所述CCD相机1-6中光斑的位置，计算获得运动部件的二维位移。

具体步骤如下：

1)通过标定得出所述光学测头1的光轴在所述CCD相机中1-6的位置坐标O(x₀，y₀)，调整所述光学测头1的光束和所述曲面基准件2上的曲面2-1中心线平行；

2)运动部件带动光学测头1沿左右方向平移到第一位置A_I处，此时曲面阵列上对应的测量点为A₁(x₁，y₁，z₁)，所述数据处理模块按照以下步骤进行数据处理：

2.1)获取CCD相机中成像光斑中心位置坐标A₁′(x₁′，y₁′)；

2.2)将步骤2.1)中的光斑中心位置坐标A₁′(x₁′，y₁′)转换为光斑中心距离光轴的距离S_1x、S_1y；