專利名稱：一種采用激光位移傳感器進行非接觸測量工件角度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種測量工件角度的方法。
背景技術(shù)：
一般情況下，工件角度的測量普遍采用的方法是接觸式測量。對 于形狀較復(fù)雜的工件，接觸式的角度測量方法存在著明顯的局限性。 一方面受到測量儀器本身尺寸和形狀的限制，另一方面被測工件的復(fù) 雜程度也使直接接觸測量難以實現(xiàn)，如工件內(nèi)部兩個面之間的角度的 測量、復(fù)雜模具某種角度的測量等，這是在工業(yè)應(yīng)用及科學(xué)研究中經(jīng) 常遇到的問題。在已有的技術(shù)中，與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是常規(guī)的角度 測量普遍采用測角器，如圖l所示包括被測件l，測角器2，測角 器的使用方法在許多書中都可以找到。對于形狀簡單的工件可以直接 采用卡尺測量，而對于測角器無法放置的情形，無法測量。 發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于能對復(fù)雜形狀 工件實施角度的測量，特設(shè)計一種采用非接觸式的對工件角度測量的 方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采用激光位移傳感器進行 非接觸測量工件角度的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為第一步，建立測量裝置,如圖2所示，該裝置包括被測件3，光柵尺定尺4，光柵尺動尺5，激光位移傳感器6，處理器7，光柵數(shù)據(jù)采集卡8，第一 數(shù)據(jù)傳輸線9，第二數(shù)據(jù)傳輸線IO，計算機ll。光柵尺是由光柵尺定尺4和光柵尺動尺5組成，光柵尺動尺5能 沿光柵尺定尺4的長度方向移動，光柵尺動尺5通過導(dǎo)線與光柵數(shù)據(jù) 采集卡8連接，光柵數(shù)據(jù)采集卡8的輸出端通過第一數(shù)據(jù)傳輸線9與 計算機11的輸入端連接;激光位移傳感器6安裝在光柵尺動尺5上， 隨光柵尺動尺5移動，激光位移傳感器6的測量頭朝向被測件3，激 光位移傳感器6的輸出端與處理器7的輸入端連接，處理器7的輸出 端通過第二數(shù)據(jù)傳輸線10與計算機11的輸入端連接。第二步，令光 柵尺定尺4與被測件3保持合適的距離，使被測件3上的測量點與激 光位移傳感器6的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)，由于激光位 移傳感器6安裝在光柵尺動尺5上，測量頭瞄準(zhǔn)被測量件3，光柵尺 動尺5移動時，光柵尺能夠測量激光位移傳感器6移動的距離，激光 位移傳感器6能夠測量出被測件3距激光位移傳感器6的距離，通過 移動光柵尺動尺5的位置可以讀取被測件3的被測表面一上兩點的位 置坐標(biāo)，艮卩(Xp Y!)， (X2， Y2)，以及被測件3表面二兩點的位置 坐標(biāo)，即(X3， Y3)， (X4， Y4)。第三步，將被測件3的被測表面一 和表面二上測量出的四個點坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K=(Yr~Y2)/ —X2)，求出被測件3表面1的斜率&及表面2的斜率K2,根據(jù)斜率 K 、K2即可得到兩表面的夾角正切值《6^C^-I》/(l + i^《2)，由此夾角e可以求出；為了提高測量精度，可取多個測量值并將測量結(jié)果求平均。 工作原理說明要測量工件的兩個面的夾角，根據(jù)二面角定義，只要測量出這兩 個面中垂直于這兩個面交線的兩條直線的夾角即可，這一原理在立體 幾何教科書中可以找到。而同一平面的兩條直線的夾角的測量，可通 過測量同 一 坐標(biāo)系下兩條直線的斜率并通過公式 《(9 = (A^ —《2 ) /(1 +《!《2)求出。該公式是解決實際技術(shù)問題的 公式，不是智力活動游戲的公式。而通過發(fā)明人提出的方法，就可以 實現(xiàn)工件中兩個面的夾角的測量。本發(fā)明的積極效果所建立的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、易行，測量方 法容易操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工件的兩個面之間夾角的非接觸測量。
圖1是已有技術(shù)的測量方法所采用的儀器設(shè)備，與被測件的關(guān)系 示意2是本發(fā)明的測量方法中所采用的儀器設(shè)備與被測件的位置 關(guān)系示意圖具體實施方式
本發(fā)明按技術(shù)方案中規(guī)定的方法步驟實施，其中，在第一步建立 的測量裝置中，光柵尺是采用長春光機數(shù)顯技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGC-K2S型光柵尺，光柵數(shù)據(jù)采集卡8是采用長春光機數(shù)顯技術(shù)有 限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGC-PC3.1數(shù)據(jù)采集卡，兩者是配套產(chǎn)品，將數(shù) 據(jù)通過第一數(shù)據(jù)傳輸線9傳給Legend開天4600計算機11 。激光位移傳感器6采用日本Keyence公司生產(chǎn)的LK-501型激光位移傳感器。 激光位移傳感器6輸出模擬信號由與激光位移傳感器配套的LK-2501 型激光位移傳感器處理器7進行處理。并將數(shù)據(jù)通過第二數(shù)據(jù)傳輸線 10傳給Legend開天4600計算機11。第二步、第三步按技術(shù)方案中 規(guī)定的方法步驟實施。
權(quán)利要求
1、一種采用激光位移傳感器進行非接觸測量工件角度的方法，包括被測件，其特征在于第一步，建立測量裝置；該裝置包括光柵尺定尺(4)，光柵尺動尺(5)，激光位移傳感器(6)，處理器(7)，光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)，第一數(shù)據(jù)傳輸線(9)，第二數(shù)據(jù)傳輸線(10)，計算機(11)；光柵尺是由光柵尺定尺(4)和光柵尺動尺(5)組成，光柵尺動尺(5)能沿光柵尺定尺(4)的長度方向移動，光柵尺動尺(5)通過導(dǎo)線與光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)連接，光柵數(shù)據(jù)采集卡(8)的輸出端通過第一數(shù)據(jù)傳輸線(9)與計算機(11)的輸入端連接；激光位移傳感器(6)安裝在光柵尺動尺(5)上，隨光柵尺動尺(5)移動，激光位移傳感器(6)的測量頭朝向被測件(3)，激光位移傳感器(6)的輸出端與處理器(7)的輸入端連接，處理器(7)的輸出端通過第二數(shù)據(jù)傳輸線10與計算機11的輸入端連接；第二步，令光柵尺定尺(4)與被測件(3)保持合適的距離，使被測件(3)上的測量點與激光位移傳感器(6)的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)，由于激光位移傳感器(6)安裝在光柵尺動尺(5)上，測量頭瞄準(zhǔn)被測量件(3)，光柵尺動尺(5)移動時，光柵尺能夠測量激光位移傳感器(6)移動的距離，激光位移傳感器(6)能夠測量出被測件(3)距激光位移傳感器(6)的距離，通過移動光柵尺動尺(5)的位置可以讀取被測件(3)的被測表面一上兩點的位置坐標(biāo)，即(X1，Y1)，(X2，Y2)，以及被測件(3)表面二兩點的位置坐標(biāo)，即(X3，Y3)，(X4，Y4)；第三步，將被測件(3)的被測表面一和表面二上測量出的四個點坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K＝(Y1-Y2)/(X1-X2)，求出被測件(3)表面一的斜率K1及表面二的斜率K2，根據(jù)斜率K1、K2即可得到兩表面的夾角正切值tgθ＝(K1-K2)/(1+K1K2)，由此夾角θ可以求出；為了提高測量精度，可取多個測量值并將測量結(jié)果求平均。
全文摘要
一種采用激光位移傳感器進行非接觸測量工件角度的方法，屬于光電測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的測量角度的一種方法。解決的技術(shù)問題是提供一種采用激光位移傳感器進行非接觸測量工件角度的方法。技術(shù)方案為第一步，建立測量裝置；第二步，令光柵尺定尺與被測件保持合適的距離，使被測件上的測量點與激光位移傳感器的距離在激光位移傳感器的量程范圍內(nèi)；第三步，將被測件的被測表面一和表面二上測量出的四個點坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入斜率公式K＝(Y<sub>1</sub>-Y<sub>2</sub>)/(X<sub>1</sub>-X<sub>2</sub>)，求出斜率K<sub>1</sub>及斜率K<sub>2</sub>，根據(jù)斜率K<sub>1</sub>、K<sub>2</sub>即可得到兩表面的夾角正切值tgθ＝(K<sub>1</sub>-K<sub>2</sub>)/(1+K<sub>1</sub>K<sub>2</sub>)，由此夾角θ可以求出；為了提高測量精度，可取多個測量值并將測量結(jié)果求平均。
文檔編號G01B11/26GK101403609SQ20081005143
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者佟麗翠, 朱萬彬, 李啟海, 王成彬, 莫仁蕓 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所