[发明专利]一种弱刚性平面构件的平行度测量方法

说明书

一种弱刚性平面构件的平行度测量方法，属于精密测量技术领域。所述平行度测量方法：首先，利用非接触式三坐标测量仪、打孔平晶、真空吸盘测量弱刚性平面构件的厚度数据和平面度数据。其次，将测得的厚度数据和平面度数据进行叠加，得出弱刚性平面构件两平面的形貌信息。最后，利用最小二乘法拟合出基准平面，计算得出弱刚性平面构件的平行度。本发明利用较容易测量的工件厚度和平面度评价工件平行度，计算精度较高；使用非接触式三坐标测量仪对弱刚性平面构件进行非接触式测量，测量精度较高；适用范围广，可用于大尺寸透明或非透明弱刚性平面构件平行度的测量。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，涉及一种弱刚性平面构件的平行度测量方法。

背景技术

弱刚性平面构件是一种平面薄壁工件，具有高强度、高承载性、低刚度、重量轻、空间利用率高等特点，在现代工程特别是精密物理实验、精密光学元件、汽车、航空航天等行业得到越来越广泛的应用。随着对产品的要求越来越高，对零件的精度，尤其是弱刚性平面构件的平行度提出了更高的要求。所以如何准确测量弱刚性平面构件特别是大尺寸弱刚性平面构件的平行度成为一个亟待解决的问题。

目前平行度的测量主要是依靠百分表、千分表等机械探针接触测量表面获取测量数据，进而评价工件两平面的平行度，或用干涉法或自准直法等光学原理对工件两平面的平行度进行测量。但是弱刚性平面构件是一种低刚度工件，在测量过程中不宜夹持，使用接触法测量时接触探针与工件表面直接接触会使工件产生变形，影响平行度的测量精度；使用干涉法或自准直法测量时，由于分光棱镜或直角棱镜尺寸的限制只能对小尺寸工件进行测量，且对工件的透明度和测量环境的要求较高。中国专利CN106352842B公开了一种用于圆盘类零件平面度和平行度计量的装置，利用接触法获取工件的表面形貌数据，这种方法直接接触圆形薄壁工件进行测量，会引入工件变形误差，测量精度受限。中国专利CN106840044A公布了一种双面反射镜平行度测量装置及其测量方法，此发明通过两个单面平面反射镜进行光路折转，实现双面反射镜中的一面自准直，再通过自准直仪测量双面反射镜的另一面的失准角度值，从而确定双面反射镜的平行度误差，但是这种方法因自准直仪和单面反射镜的尺寸限制，只能对小尺寸工件进行测量。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种弱刚性平面构件的平行度测量方法，主要是利用非接触式三坐标测量仪测量弱刚性平面构件的厚度和平面度，将测得的弱刚性平面构件厚度数据和平面度数据叠加构建出弱刚性平面构件上下表面轮廓，利用最小二乘法拟合基准平面，根据测量数据计算弱刚性平面构件的平行度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种弱刚性平面构件的平行度测量方法，该方法利用非接触式三坐标测量仪1、打孔平晶4、真空吸盘5测量弱刚性平面构件的厚度数据和平面度数据，再将测得的厚度数据和平面度数据叠加，得出弱刚性平面构件两平面的形貌信息，最后利用最小二乘法拟合出基准平面，进而计算得出弱刚性平面构件3的平行度。具体包括以下步骤：

第一步，将平面上分布通孔的打孔平晶4粘接在真空吸盘5上，要求打孔平晶4与真空吸盘5的粘接面不漏气；再将粘接好的打孔平晶4和真空吸盘5放置在非接触式三坐标测量机1的测量空间内，非接触式三坐标测量仪1通过非接触探头2对弱刚性平面构件3进行非接触式测量；所述非接触式探头2安装在非接触式三坐标测量仪1的Y轴上；所述打孔平晶4平面度能达到0.1μm，可视为理想平面作为弱刚性平面构件3厚度测量的基准。所述打孔平晶4表面上预设的通孔沿半径方向呈放射状分布。

第二步，将弱刚性平面构件3放置在打孔平晶4上(通过真空吸盘5实现对弱刚性平面构件3的吸附和释放)，开启真空吸盘5，真空吸盘5通过打孔平晶4表面上分布的通孔将弱刚性平面构件3与打孔平晶4上表面吸合，此时，弱刚性平面构件3下表面与打孔平晶4上表面由于真空吸盘5吸附力的作用处于贴紧状态。