本實用新型屬于高精度幾何量測量領(lǐng)域，具體涉及一種直線度綜合檢測裝置。

背景技術(shù)：

直線度是表示零件形狀的主要幾何要素之一，是影響儀器和機(jī)器精度、性能和質(zhì)量的重要因素?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品零件的直線度等形狀誤差要求越來越高。一是精確性要求，即測量結(jié)果必須達(dá)到一定的可信程度；二是經(jīng)濟(jì)性要求，即在保證測量結(jié)果精確性的前提下，應(yīng)使測量過程簡單、經(jīng)濟(jì)，而花費(fèi)代價最小。

測量直線度的基本原理包括有直線基準(zhǔn)測量和無直線基準(zhǔn)測量兩種。其中，直線基準(zhǔn)包括實體直線基準(zhǔn)（高精度平晶、平尺、精密導(dǎo)軌、張緊的鋼絲等）、重力基準(zhǔn)（受重力作用的液面，懸吊重物的鉛垂直線等）和光線基準(zhǔn)（準(zhǔn)直的光束及激光束等）。有基準(zhǔn)法直線度準(zhǔn)確度依賴于現(xiàn)有直線基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，但高精度直線基準(zhǔn)難以實現(xiàn)，故難以實現(xiàn)更高精度的直線度評定。無直線基準(zhǔn)測量直線度不是與某種直線基準(zhǔn)進(jìn)行比較，而是沿被測表面以線值測量的方法，得到被測表面上各采樣點(diǎn)的偏差值，然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到被測對象的直線度誤差值。這種方法不依賴直線基準(zhǔn)，可以達(dá)到很高的測量精度。

隨著技術(shù)發(fā)展，對直線度測量提出了高精、高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確和自動化的要求，傳統(tǒng)的檢測裝置已難以達(dá)到上述要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種直線度綜合檢測裝置，用于實現(xiàn)直尺、導(dǎo)軌條等長條形工件的直線度高精度自動化檢測。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

本實用新型的直線度綜合檢測裝置，其特點(diǎn)是，所述的裝置包括基座、驅(qū)動組件、測量組件、數(shù)據(jù)采集儀、控制器、真空發(fā)生器以及四組結(jié)構(gòu)相同的支承組件。所述的驅(qū)動組件含有工作臺、氣浮滑塊、電機(jī)座、直線電機(jī)、讀數(shù)頭座、光柵尺及兩個結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)軌條；所述的測量組件含有立柱、螺桿、豎直滑塊、橫梁以及兩組結(jié)構(gòu)相同的測頭、測頭座、C型滑塊；所述的支承組件含有L型支板、端面限位塊、側(cè)面限位塊。

其連接關(guān)系是，所述的驅(qū)動組件中的兩個導(dǎo)軌條平行設(shè)置并對稱固定在基座上表面的中心位置，氣浮滑塊位于兩個導(dǎo)軌條之間，工作臺位于兩個導(dǎo)軌條上方，氣浮滑塊與工作臺固定連接。由導(dǎo)軌條、工作臺、氣浮滑塊構(gòu)成了驅(qū)動組件中的支承結(jié)構(gòu)。電機(jī)座固定連接在氣浮滑塊底部，直線電機(jī)的動子安裝于電機(jī)座底部，直線電機(jī)的定子安裝于基座上表面中心。讀數(shù)頭座安裝于氣浮滑塊側(cè)面，光柵尺的讀數(shù)頭安裝于讀數(shù)頭座底部，光柵尺的尺體安裝于一個導(dǎo)軌條的側(cè)面。工作臺底部和氣浮滑塊側(cè)面設(shè)置有數(shù)個通氣氣孔，通氣后能夠在工作臺底部和氣浮滑塊側(cè)面形成氣膜支承。工作臺底部還設(shè)置有數(shù)個矩形腔，矩形腔內(nèi)設(shè)置有吸氣氣孔，吸氣氣孔與真空發(fā)生器連通。真空發(fā)生器工作后在矩形腔內(nèi)形成負(fù)壓，能夠吸附和穩(wěn)定工作臺。

所述的測量組件中的立柱安裝于工作臺的上表面，螺桿安裝于立柱的中心。豎直滑塊內(nèi)設(shè)置有螺紋孔、豎直方孔和水平方孔，所述的螺紋孔、豎直方孔和水平方孔互不連通，豎直滑塊分別通過螺紋孔與螺桿連接、通過豎直方孔與立柱滑動連接、通過水平方孔與橫梁滑動連接。C型滑塊與橫梁滑動連接，測頭座與C型滑塊固定連接，測頭安裝于測頭座末端。

所述的四組支承組件安裝于基座上表面，L型支板下端與基座固定連接，L型支板上端分別與端面限位塊和側(cè)面限位塊固定連接。

所述的測頭與數(shù)據(jù)采集儀電連接，控制器與直線電機(jī)電連接，控制器與光柵尺的讀數(shù)頭電連接，形成全閉環(huán)控制。

所述的L型支板上設(shè)置有槽型孔，用于根據(jù)工件的長度調(diào)整L型支板的位置。

所述的端面限位塊、側(cè)面限位塊上均安裝有細(xì)牙螺釘，用于調(diào)整工件相對導(dǎo)軌組件的位姿。

所述的測頭座上設(shè)置有狹縫及槽型孔，狹縫降低測頭座末端的剛性，用于調(diào)整測頭相對工件的垂直度；槽型孔用于調(diào)整測頭座的高度。

所述的立柱和豎直滑塊之間裝有銅墊，用于減小摩擦。

本實用新型的裝置具有直接標(biāo)定法和誤差分離標(biāo)定法兩種方法進(jìn)行直線度檢測。

直接標(biāo)定法，其步驟如下：

步驟一，調(diào)整一側(cè)兩組L型支板的相對距離，將一經(jīng)過誤差溯源的高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺架在上面，并用端面限位塊和側(cè)面限位塊上的頂緊螺釘將高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺抵??；通過螺桿、調(diào)整豎直滑塊高度至合適位置，調(diào)整測頭座上下和左右位置，使測頭和高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺適當(dāng)接觸。鎖緊各頂緊螺釘。

步驟二，控制測頭運(yùn)動到高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺一端，檢測讀數(shù)，再運(yùn)動到高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺另一端，檢測讀數(shù)。反復(fù)多次，通過調(diào)整頂緊螺釘使兩側(cè)讀數(shù)基本一致。調(diào)整測頭座上螺釘使測頭和被測面基本垂直。

步驟三，控制測頭連續(xù)從高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺一側(cè)運(yùn)動到另一側(cè)，測頭連續(xù)掃描，采集檢測數(shù)據(jù)，以已知高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺直線度偏差為基準(zhǔn)，記錄工作臺驅(qū)動組件在每一位置直線度偏差值，在計算機(jī)內(nèi)形成直線度偏差表，并對工作臺驅(qū)動組件直線度偏差進(jìn)行直線度評定。直線度偏差表可供裝置直線度直接測量補(bǔ)償。

誤差分離標(biāo)定法，其步驟如下：

步驟一，調(diào)整一側(cè)兩組L型支板的相對距離，將一工件架在上面，并用端面限位塊和側(cè)面限位塊上的頂緊螺釘將工件抵??；通過螺桿調(diào)整豎直滑塊高度至合適位置，調(diào)整測頭座上下和左右位置，使測頭和高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺適當(dāng)接觸。鎖緊各頂緊螺釘。

步驟二，控制測頭運(yùn)動到工件一端，測頭連續(xù)掃描，檢測讀數(shù)，再運(yùn)動到工件另一端，檢測讀數(shù)。反復(fù)多次，通過調(diào)整頂緊螺釘使兩側(cè)讀數(shù)基本一致。調(diào)整測頭座上螺釘使測頭和被測面基本垂直。

步驟三，控制測頭連續(xù)從工件一側(cè)運(yùn)動到另一側(cè)，測頭連續(xù)掃描，采集檢測數(shù)據(jù)。

步驟四：將工件被測面翻轉(zhuǎn)180°至另一側(cè)，調(diào)整測頭位置，使其再適當(dāng)接觸被測面，同步驟四檢測，獲得另一組數(shù)據(jù)。

步驟五：由控制器內(nèi)計算程序綜合兩組測量數(shù)據(jù)，對驅(qū)動組件在每一個運(yùn)動位置計算其直線度偏差值，以此形成直線度偏差表，并對驅(qū)動組件直線度偏差進(jìn)行評定。直線度偏差表可供本裝置直線度直接測量補(bǔ)償用。

本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是：（1）本實用新型實現(xiàn)了基于連續(xù)掃描的直線度偏差的高精度自動化測量；（2）本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)多種直線度偏差評定與對比方法；（3）本實用新型裝置具備兩種工作臺驅(qū)動組件運(yùn)動直線度標(biāo)定與補(bǔ)償功能，從而實現(xiàn)直線度快速高精度測量；（4）本實用新型使用條件不受限制，能用于制造現(xiàn)場或精密實驗室環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型的直線度綜合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的局部俯視圖；

圖3為本實用新型中的驅(qū)動組件的支承結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4為本實用新型中的驅(qū)動組件的支承結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖中，1.基座 2.L型支板 3.端面限位塊 4.側(cè)面限位塊 5.工件 6.測頭 7.測頭座 8.C型滑塊 9.橫梁 10.立柱 11. 螺桿 12.豎直滑塊 13.工作臺 14.導(dǎo)軌條 15.氣浮滑塊 16.電機(jī)座 17.直線電機(jī) 18.讀數(shù)頭座 19.光柵尺 20.真空發(fā)生器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細(xì)的描述。

實施例1

圖1為本實用新型的直線度綜合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的局部俯視圖，描述了測頭6與工件5的安裝方式。圖3為本實用新型中的驅(qū)動組件的支承結(jié)構(gòu)主視圖，圖4為本實用新型中的驅(qū)動組件的支承結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，圖3、圖4中的空心三角形表示通氣氣孔，實心三角形表示吸氣氣孔。在圖1～圖4中，本實用新型的一種直線度綜合檢測裝置，包括基座1、驅(qū)動組件、測量組件、數(shù)據(jù)采集儀、控制器、真空發(fā)生器20以及四組結(jié)構(gòu)相同的支承組件；所述的驅(qū)動組件含有工作臺13、氣浮滑塊15、電機(jī)座16、直線電機(jī)17、讀數(shù)頭座18、光柵尺19及兩個相同的導(dǎo)軌條14；所述的測量組件含有立柱10、螺桿11、豎直滑塊12、橫梁9以及兩組相同的測頭6、測頭座7、C型滑塊8；所述的支承組件含有L型支板2、端面限位塊3、側(cè)面限位塊4。

其連接關(guān)系是，所述的驅(qū)動組件中的兩個導(dǎo)軌條14對稱固定在基座1上表面的中心位置，氣浮滑塊15位于兩個導(dǎo)軌條14之間，工作臺13位于兩個導(dǎo)軌條14上方，氣浮滑塊15與工作臺13固定連接，由導(dǎo)軌條14、工作臺13、氣浮滑塊15構(gòu)成了驅(qū)動組件中的支承結(jié)構(gòu)，如圖3所示。電機(jī)座16固定連接在氣浮滑塊15底部；直線電機(jī)17的動子安裝于電機(jī)座16底部，直線電機(jī)17的定子安裝于基座1上表面中心；讀數(shù)頭座18安裝于氣浮滑塊15側(cè)面，光柵尺19的讀數(shù)頭安裝于讀數(shù)頭座18底部，光柵尺19的尺體安裝于一個導(dǎo)軌條14的側(cè)面。

所述的測量組件中的立柱10安裝于工作臺13的上表面；螺桿11安裝于立柱10的中心，在螺桿11頂端設(shè)置有搖把，用于旋轉(zhuǎn)螺桿11。豎直滑塊12內(nèi)設(shè)置有螺紋孔、豎直方孔和水平方孔，所述的螺紋孔、豎直方孔和水平方孔互不連通。豎直滑塊12分別通過螺紋孔與螺桿11連接、通過豎直方孔與立柱10滑動連接、通過水平方孔與橫梁9滑動連接。所述的C型滑塊8與橫梁9滑動連接，測頭座7與C型滑塊8固定連接，測頭6安裝于測頭座7末端，如圖2所示。

所述的四組支承組件安裝于基座1上表面，位于驅(qū)動組件的四周，L型支板2下端與基座1固定連接，L型支板2上端分別與端面限位塊3和側(cè)面限位塊4固定連接。一個工件5置于兩個L型支板2的上表面。

所述的控制器與直線電機(jī)17電連接，控制器與光柵尺19的讀數(shù)頭電連接。

所述的L型支板2上設(shè)置有槽型孔，用于根據(jù)工件5的長度調(diào)整L型支板2的位置。

所述的端面限位塊3、側(cè)面限位塊4上均安裝有細(xì)牙螺釘，用于調(diào)整工件5相對驅(qū)動組件的位姿。

所述的測頭座7上設(shè)置有狹縫及槽型孔，狹縫降低測頭座7末端的剛性，用于調(diào)整測頭6相對工件5的垂直度；槽型孔用于調(diào)整測頭座7的高度。

所述的立柱10和豎直滑塊12之間裝有銅墊，用于減小摩擦。

所述的測頭6與數(shù)據(jù)采集儀電連接，控制器與直線電機(jī)17電連接，控制器與光柵尺19的讀數(shù)頭電連接。

本實施例中，導(dǎo)軌條設(shè)置為兩個，導(dǎo)軌條14是其中一個；測頭設(shè)置為兩個，測頭6是其中一個；測頭座設(shè)置為兩個，測頭座7是其中一個；C型滑塊設(shè)置為兩個，C型滑塊8是其中一個；L型支板設(shè)置為四個，L型支板2是其中一個；端面限位塊設(shè)置為四個，端面限位塊3是其中一個；側(cè)面限位塊設(shè)置為四個，側(cè)面限位塊4是其中一個。

本實施例中，所述的工作臺13底部設(shè)置的通氣氣孔數(shù)量為12個，用于形成豎直方向氣膜支承；氣浮滑塊15側(cè)面設(shè)置的通氣氣孔數(shù)量為12個，用于形成側(cè)向氣膜支承。工作臺13底部設(shè)置的矩形腔數(shù)量為4個，每個矩形腔內(nèi)設(shè)置1個吸氣氣孔，吸氣氣孔與真空發(fā)生器20連通，用于形成吸附力。如圖3、圖4所示。

本實施例中的裝置具有直接標(biāo)定法和誤差分離標(biāo)定法兩種方法進(jìn)行直線度檢測。

直接標(biāo)定法，其步驟如下：

步驟一，調(diào)整一側(cè)兩組L型支板的相對距離，將一經(jīng)過誤差溯源的高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺架在上面，并用端面限位塊和側(cè)面限位塊上的頂緊螺釘將高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺抵?。煌ㄟ^螺桿、調(diào)整豎直滑塊高度至合適位置，調(diào)整測頭座上下和左右位置，使測頭和高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺適當(dāng)接觸。鎖緊各頂緊螺釘。

步驟二，控制測頭運(yùn)動到高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺一端，檢測讀數(shù)，再運(yùn)動到高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺另一端，檢測讀數(shù)。反復(fù)多次，通過調(diào)整頂緊螺釘使兩側(cè)讀數(shù)基本一致。調(diào)整測頭座上螺釘使測頭和被測面基本垂直。

步驟三，控制測頭連續(xù)從高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺一側(cè)運(yùn)動到另一側(cè)，測頭連續(xù)掃描，采集檢測數(shù)據(jù)，以已知高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺直線度偏差為基準(zhǔn)，記錄工作臺驅(qū)動組件在每一位置直線度偏差值，在計算機(jī)內(nèi)形成直線度偏差表，并對工作臺驅(qū)動組件直線度偏差進(jìn)行直線度評定。直線度偏差表可供裝置直線度直接測量補(bǔ)償。

誤差分離標(biāo)定法，其步驟如下：

步驟一，調(diào)整一側(cè)兩組L型支板的相對距離，將一工件架在上面，并用端面限位塊和側(cè)面限位塊上的頂緊螺釘將工件抵??；通過螺桿調(diào)整豎直滑塊高度至合適位置，調(diào)整測頭座上下和左右位置，使測頭和高精度標(biāo)準(zhǔn)直尺適當(dāng)接觸。鎖緊各頂緊螺釘。

步驟二，控制測頭運(yùn)動到工件一端，測頭連續(xù)掃描，檢測讀數(shù)，再運(yùn)動到工件另一端，檢測讀數(shù)。反復(fù)多次，通過調(diào)整頂緊螺釘使兩側(cè)讀數(shù)基本一致。調(diào)整測頭座上螺釘使測頭和被測面基本垂直。

步驟三，控制測頭連續(xù)從工件一側(cè)運(yùn)動到另一側(cè)，測頭連續(xù)掃描，采集檢測數(shù)據(jù)。

步驟四：將工件被測面翻轉(zhuǎn)180°至另一側(cè)，調(diào)整測頭位置，使其再適當(dāng)接觸被測面，同步驟四檢測，獲得另一組數(shù)據(jù)。

步驟五：由控制器內(nèi)計算程序綜合兩組測量數(shù)據(jù)，對驅(qū)動組件在每一個運(yùn)動位置計算其直線度偏差值，以此形成直線度偏差表，并對驅(qū)動組件直線度偏差進(jìn)行評定。直線度偏差表可供本裝置直線度直接測量補(bǔ)償用。