一种便携式大直径测量装置及其测量参数标定方法

文档序号:9614008阅读:290来源:国知局
一种便携式大直径测量装置及其测量参数标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测量技术领域,具体设计一种便携式大直径测量装置及其测量参数标 定方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的进步,零件和产品不断向着大型化的方向发展,对于大直径工件 的直径测量需求越来越普遍,同时测量精度的要求也越来越高。对于大直径工件,国内大多 企业普遍采用大型外径千分尺、η尺等工具进行测量。这些工具不仅测量精度低,而且测 量效率也不高。
[0003] 中国专利申请号为CN201420160937. 0的专利公开了 "一种多滚轮大直径测量装 置"该装置主要包括安装基座,上固定支杆、中间固定支杆和下固定支杆,测量轮,角度编码 器,通过上测量轮、下测量轮和中间测量轮三个测量轮与被测零件直接接触,记录测量轮在 测量过程中转过的角度,利用测量轮的转角及其直径计算被测零件的直径。中国专利申请 号为CN201210146571. 7的专利公开了 "大工件直径激光测量系统及测量方法",该装置主 要包括丝杠副、激光扫描头、支撑脚、测量架,将支撑脚贴近工件,通过丝杠副带动激光扫描 头扫描工件的一段圆弧从而求出直径。中国专利申请号为CN200910227196. 7的专利公开 了 "非接触式在线测量大型轴工件的装置",该装置主要调速电机、计算机、传感器,通过三 组传感器测量一系列数据,处理并计算出工件直径。上述方法均存在着测量装置结构复杂, 不方便携带,只能在固定的场合进行工件直径的测量等缺陷。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种便携式大直径测量装置及其测量参数标定方法。利用 本发明,可以对在任意场合对大型回转体工件的直径进行非接触式的精确测量。
[0005]为实现上述的发明目的,本发明采用下述的技术方案。
[0006]-种便携式大直径测量装置,包括三组激光位移传感器、安装盒、无线收发模块、 锂电池;其特征在于,三组激光位移传感器、无线收发模块、锂电池均安装在安装盒内;所 述安装盒为圆弧状,三组激光位移传感器按照安装盒的圆弧旋向依次布置且三组激光位移 传感器所发射的光线透过安装盒的内侧圆弧面指向安装盒的圆弧中心;所述的无线收发模 块通过串口分别与三组激光位移传感器相连;所述锂电池通过线路为无线收发模块以及三 组激光位移传感器供电。
[0007]所述三组激光位移传感器分别为激光位移传感器I、激光位移传感器II、激光位 移传感器III;所述安装盒包括安装底座和安装盖,所述安装底座内部设有矩形凹槽I、矩形 凹槽II、矩形凹槽III、矩形卡槽I、矩形卡槽II;其中矩形凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III 按照安装盒的圆弧旋向依次布置,且矩形凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III的长度方向指向 安装盒的圆弧中心,安装盒的圆弧内侧面在与矩形凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III长度方 向的对应位置处分别布有一个孔;矩形卡槽I位于矩形凹槽I与矩形凹槽II之间,矩形卡 槽II位于矩形凹槽II与矩形凹槽III之间;所述的激光位移传感器I、激光位移传感器II、激 光位移传感器III分别对应地固定在矩形凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III中,各激光位移传 感器发出的射线均能够通过安装盒圆弧内侧面相应的孔射出;所述的无线收发模块固定在 安装底座内矩形卡槽I中;所述锂电池固定在安装底座内矩形卡槽II中。
[0008]所述的安装盖上设有传感器指示灯I、传感器指示灯II、传感器指示灯III,无线收 发模块天线,系统开关、电量显示面板;所述的传感器指示灯I、传感器指示灯II、传感器指 示灯III分别对应地设置在三组激光位移传感器的上方,以指示三组激光位移传感器的工作 状态;无线收发模块天线位于无线收发模块的上方,电量显示面板位于安装底座中锂电池 的上方,系统开关布置在电量显示面板的旁边。
[0009]所述的矩形凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III的内部都布有两个螺纹孔,所述的激 光位移传感器I、激光位移传感器II、激光位移传感器III分别通过螺栓对应地固定在矩形 凹槽I、矩形凹槽II、矩形凹槽III的螺纹孔中。
[0010] 一种便携式大直径测量装置的测量参数标定方法,通过以下步骤:
[0011] a、将某一大直径工件置于三坐标测量机的测量系统中,便携式大直径测量装置水 平固定在待测的大直径工件旁,其圆弧内侧正对着工件,启动系统开关;
[0012] b、激光位移传感器I、激光位移传感器II、激光位移传感器III发出激光,分别 在待测的大直径工件上产生三个激光点,记录三个激光位移传感器测量得到的距离 值L/,L/,L3\用三坐标测量机对三个激光点进行坐标测量,得到三个激光点的坐标 A/ (x/,y/),A;;1 (x/,y/),A? (X31,y?);
[0013] c、保持便携式大直径测量装置固定不动,在三组激光位移传感器的测量范围内移 动待测的大直径工件;
[0014] d、重复按照步骤b、c执行N-1次,得到激光位移传感器I的距离序列L1 = {L/,L/,Li3,......Ι^η}及对应激光点的坐标序列Ai= {Α/,ΑΛαΛ......ΑΠ,激光位移传感器 II的距离序列L2= {L^L/,!^,……L2n}及对应激光点的坐标序列Α2= {ΑΛΑΛΑ/,……Α2η},激光位移传感器III的距离序列L3= {I^1,L32,L33,……L3n}及对应激光点的坐标序列A3 ={A?,A32,A33,......A3n};
[0015] e、采用最小二乘法分别对坐标序列Ai、A2、A3拟合,得到激光位移传感器I发出的 激光的直线方程y1= 、激光位移传感器II发出的激光的直线方程y2=k2x2+T2、激光 位移传感器III发出的激光的直线方程y3=k3x3+T3;
[0016] f、根据直线方程y1:kY+L、距离序列Q、坐标序列&计算出激光位移传感器I 的坐标序列Al(]={AAl。2, Al。3,……A1(]n},将该坐标序列取平均,得到激光位移传感器I 的坐标A1 (X1,y1);根据直线方程y2=k2x2+T2、距离序列L2、坐标序列A2计算出激光位移传 感器II的坐标序列Αμ= {Α2ΛA2。2,A2。3,……AMn},将该坐标序列取平均,得到激光位移传 感器II的坐标A2(X2,y2);根据直线方程y3=k3x3+T3、距离序列L3、坐标序列A3计算出激光 位移传感器III的坐标序列Α3(]= {Α3ΛA3。2,A3。3,……A3(]n},将该坐标序列取平均,得到激光 位移传感器III的坐标A3(x3,y3);其中直线方程y1=kV+VyLk2x2+T2、y3=k3x3+T3及坐 标A1 (x1,y1)、A2 (x2,y2)、A3 (x3,y3)即为便携式大直径测量装置的测量参数。
[0017] 本发明与现有技术相比,具有如下优点:
[0018]1、所述的测量装置,方便携带,在测量过程中无需专用的工作台。
[0019] 2、由于采用高精度激光位移传感器,测量的精度较高,同时这种非接触的测量方 法安全可靠。
[0020] 3、由于信号的传输采用无线收发模块,及锂电池使装置不用考虑线路的连接,适 用于各种场合。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的三维线框图。
[0022] 图2为图1中A处的局部放大图。
[0023] 图3为测量装置安装底座的线框图。
[0024] 图4为测量装置安装盖的线框图。
[0025] 图5为测量装置的标定过程图。
[0026] 图6为信号连接框图。
[0027] 图7是测量装置的工作示意图。
[0028]图中:1.安装底座、2.安装盖、101.激光位移传感器I、102.孔、103.无线收发模 块、104.激光位移传感器II、105.锂电池、106.激光位移传感器III、107.螺纹孔、108.矩形 凹槽I、109.矩形卡槽I、110.矩形凹槽II、111.矩形卡槽II、112.矩形凹槽III、201.传感 器指示灯I、202.无线收发模块天线,203.传感器指示灯ΙΙ、204.系统开关、205.电量显示 面板、206.传感器指示灯III。
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