雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及長度及角度的測量領(lǐng)域，具體涉及一種雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置 及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)軌在工業(yè)設(shè)備中被廣泛應(yīng)用，是工業(yè)設(shè)備中的一個十分重要的部件，設(shè)備的工 作精度與導(dǎo)軌精度有直接的聯(lián)系。如機(jī)床、測量機(jī)等各種的工作機(jī)械裝置都具有至少一維 運(yùn)動平臺，而運(yùn)動平臺一般都設(shè)置有起到導(dǎo)向作用的平行雙導(dǎo)軌；為了精確評價這些導(dǎo)軌 在安裝到運(yùn)動平臺上后的直線度及導(dǎo)軌間的平行度，需要有一種在位測量裝置可以方便地 對2根導(dǎo)軌同時進(jìn)行測量。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)軌直線度測量方法主要為激光干涉儀法，其測量精度高、技術(shù)成 熟，但是對測量環(huán)境要求較高、不適用于在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行測量。此外，該方法不能對2根導(dǎo) 軌同時進(jìn)行測量。中國發(fā)明專利申請CN200810051009公開了一種動態(tài)測量導(dǎo)軌直線度的 方法，其利用自準(zhǔn)直儀與CCD接收器，使安裝在導(dǎo)軌上的可滑動的平面反射鏡來反射自準(zhǔn) 直儀中射出的平行光到光管目鏡的視場，并用接收器CCD判斷平面反射鏡反射回來的十字 線相對位移量的變化，以實現(xiàn)對導(dǎo)軌直線度測量。這一方法原理上雖然與上述激光干涉法 不同，但其裝置的設(shè)置、實施的步驟與激光干涉法類似，故應(yīng)用時會出現(xiàn)同樣的問題，也同 樣不能對2根導(dǎo)軌同時進(jìn)行測量。中國發(fā)明專利申請CN200810051009公開了一種利用激 光跟蹤儀對導(dǎo)軌直線度進(jìn)行測量的方法；激光跟蹤儀相較于激光干涉儀能夠?qū)ΩL的被測 對象進(jìn)行測量，但歸根結(jié)底激光跟蹤儀還是利用光的原理進(jìn)行測量，其還是會對測量長度 有限制，并且同樣不能對2根導(dǎo)軌同時進(jìn)行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明需要解決的現(xiàn)有技術(shù)的問題是：現(xiàn)有技術(shù)不能對已安裝到位的導(dǎo)軌的直線 度進(jìn)行精確的測量，并且不能對雙導(dǎo)軌的平行度進(jìn)行測量。
[0005] 具體來說，本發(fā)明提出了如下技術(shù)方案。
[0006] 本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置，包括測量導(dǎo)軌表面位移變化的位 移傳感器組（101)，位移傳感器安裝臺（102)，和實時采集存儲所述位移傳感器組（101)的 測量值的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)。所述位移傳感器組（101)安裝在所述位移傳感器安裝臺 (102)上，所述位移傳感器組（101)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104);所述位移傳感器安裝臺 (102)沿導(dǎo)軌滑動時所述位移傳感器組（101)掃描測量導(dǎo)軌的位移變化量，所述數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)（104)實時采集所述移傳感器組（101)測量的數(shù)據(jù)值并存儲所述數(shù)據(jù)值。
[0007] 優(yōu)選的是，所述位移傳感器組（101)包括至少三個位移傳感器，所述位移傳感器 按等間隔排列安裝在所述位移傳感器安裝臺（102)兩側(cè)，兩側(cè)的位移傳感器為背向?qū)R設(shè) 置；所述位移傳感器安裝臺（102) -側(cè)的所述位移傳感器測量第一導(dǎo)軌（106)，所述位移傳 感器安裝臺（102)另一側(cè)的所述位移傳感器測量第二導(dǎo)軌（107)。
[0008] 優(yōu)選的是，包括沿導(dǎo)軌滑動的掃描滑動平臺（103)，所述位移傳感器安裝臺（102) 安裝在所述掃描滑動平臺（103)上，所述位移傳感器組（101)被所述掃描滑動平臺（103) 控制沿導(dǎo)軌滑動。
[0009] 優(yōu)選的是，所述雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置還包括沿導(dǎo)軌滑動的掃描滑動平臺 (103) ，所述位移傳感器安裝臺（102)安裝在所述掃描滑動平臺（103)上，所述位移傳感器 組（101)被所述掃描滑動平臺（103)控制沿導(dǎo)軌滑動。
[0010] 優(yōu)選的是，所述雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置還包括控制所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (104) 工作狀態(tài)的光電觸發(fā)開關(guān)（105)，所述光電觸發(fā)開關(guān)（105)安裝在掃描滑動平臺 (103)上、與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)連接；所述導(dǎo)軌上設(shè)置有多個觸發(fā)點(diǎn)，所述光電觸發(fā) 開關(guān)（105)經(jīng)過所述觸發(fā)點(diǎn)時控制改變所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)的工作狀態(tài)。
[0011] 優(yōu)選的是，所述位移傳感器是可對導(dǎo)軌表面進(jìn)行無損測量的非接觸式傳感器。
[0012] 優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)包括存儲卡，并將采集到的所述數(shù)據(jù)值保存 在所述存儲卡內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明提供還一種雙導(dǎo)軌直線與平行度測量方法，包括如下步驟：
[0014] (1)安裝在位移傳感器安裝臺（102)上的位移傳感器組（101)被掃描滑動平臺 (103)控制沿著導(dǎo)軌滑動、同時實時測量所述導(dǎo)軌表面的位移變化量，所述位移傳感器組 (101)采集到的所述位移變化量的數(shù)據(jù)值保存在所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)中；所述位移傳 感器組（101)從導(dǎo)軌的首端滑動到末端為一次掃描；
[0015] (2) -次掃描結(jié)束后，將所述位移傳感器組（101)旋轉(zhuǎn)180度，將所述其中背向設(shè) 置的所述位移傳感器相對于導(dǎo)軌的位置互換；
[0016] (3)所述位移傳感器組（101)被所述掃描滑動平臺（103)控制沿著導(dǎo)軌從導(dǎo)軌的 末端滑動到首端、進(jìn)行第二次掃描，所述位移傳感器組（101)采集到的第二次掃描時位移 變化量的數(shù)據(jù)值也保存在所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)中；
[0017] (4)通過將所述位移傳感器的測頭等間隔并行排列，運(yùn)用三點(diǎn)法誤差分離技術(shù)將 所述掃描滑動平臺沿被測導(dǎo)軌移動時的運(yùn)動誤差消除。通過將所述位移傳感器組旋轉(zhuǎn)180 度后再次掃描同一導(dǎo)軌的方法，根據(jù)一根導(dǎo)軌由兩側(cè)位移傳感器測量出的兩組位移變化量 的數(shù)據(jù)值與調(diào)零誤差函數(shù)關(guān)系，計算消除所述位移傳感器之間的調(diào)零誤差，從而得到導(dǎo)軌 的直線度；并通過所述位移傳感器背向設(shè)置的結(jié)構(gòu)，根據(jù)雙導(dǎo)軌各自直線度的最小二乘參 考線之間的夾角即平行度的函數(shù)關(guān)系，運(yùn)用本發(fā)明的抵消法計算出雙導(dǎo)軌之間的平行度。
[0018] 優(yōu)選的是，光電觸發(fā)開關(guān)（105)第一次經(jīng)過導(dǎo)軌上設(shè)置的所述觸發(fā)點(diǎn)時，控制數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)（104)開始采集存儲位移傳感器測量的數(shù)據(jù)值，光電觸發(fā)開關(guān)（105)第二次經(jīng) 過導(dǎo)軌上設(shè)置的所述觸發(fā)點(diǎn)時，控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（104)停止采集存儲位移傳感器測量的 數(shù)據(jù)值。
[0019] 優(yōu)選的是，所述掃描滑動平臺（103)從導(dǎo)軌的一端向另一端勻速運(yùn)動，所述位移 傳感器連續(xù)掃描測量導(dǎo)軌表面的位移變化量。
[0020] 本發(fā)明的雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置中，所述位移傳感器組中的多個位移傳感 器背向?qū)ζ浞謩e設(shè)置在所述位移傳感器安裝臺兩側(cè)，所述位移傳感器組與位移傳感器安裝 臺作為一個整體被安裝在掃描滑動平臺上，用于測量所述掃描滑動平臺兩邊的導(dǎo)軌。當(dāng)一 次掃描結(jié)束后，只需將位移傳感器安裝臺旋轉(zhuǎn)180度即可將所述位移傳感器組中的所有位 移傳感器相對于導(dǎo)軌的位置互換，并快速進(jìn)入到進(jìn)行第二次掃描、完成不同側(cè)所述位移傳 感器對同一導(dǎo)軌的測量。
[0021] 本發(fā)明的雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置中，所述掃描滑動平臺可沿著導(dǎo)軌方向滑 動，故無需將所述測量裝置設(shè)置在專門的掃描導(dǎo)軌上，也對被測導(dǎo)軌的長度沒有限制，既提 高了所述測量裝置的易用性又?jǐn)U展了其測量范圍。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也被安裝在掃描滑動 平臺上，與傳感器安裝臺連接并一起滑動、實時采集存儲所述位移傳感器組測量的數(shù)據(jù)值。 由于所述掃描滑動平臺與導(dǎo)軌的配合形式可以有不同形式，不屬于本發(fā)明的范疇，此處不 再贅述。
[0022] 本發(fā)明的雙導(dǎo)軌直線與平行度測量裝置中，所述光電觸發(fā)開關(guān)第一次經(jīng)過導(dǎo)軌上 設(shè)置的觸發(fā)點(diǎn)時，即控制所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開始采集存儲所述位移傳感器測量的數(shù)據(jù)值； 所述光電觸發(fā)開關(guān)第二次被測導(dǎo)軌上設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)時，即控制所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)停止采集存 儲所述位移傳感器的測量的數(shù)據(jù)值。所述測量裝置在工作時能夠不需要手動操作采集導(dǎo)軌 的直線度和平行度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了測量的自動化。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種雙導(dǎo)軌直線度與平行度的測量方法。所述掃描滑動平臺沿著 導(dǎo)軌從首端滑動到末端；在滑動過程中，安裝在所述掃描滑動平臺上的位移傳感器組在實 時地檢測導(dǎo)軌表面的位移變化量。一次掃描結(jié)束后，將位移傳感器安裝臺旋轉(zhuǎn)180度開始 第二次掃描，所述掃描滑動平臺沿著導(dǎo)軌從導(dǎo)軌末端滑動到首端；兩次掃描過程中所有位 移傳感器采集到的數(shù)據(jù)值都被數(shù)據(jù)采集器采集存儲。第二次掃描結(jié)束后，取出所述數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的存儲卡，在將所述存儲卡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，得到導(dǎo)軌的直線度和平行度。在 本發(fā)明實施地測量過程中，所述掃描滑動