一種測(cè)量同軸度的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的同軸度測(cè)量裝置，特別是一種在聯(lián)軸器裝配過程中的測(cè)量同軸度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在大批量的工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化和產(chǎn)品質(zhì)量的日益提高，要求更有效，更精確和高速度的檢測(cè)識(shí)別手段。光學(xué)檢測(cè)技術(shù)能夠保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，大大提高生產(chǎn)效率。因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，光學(xué)檢測(cè)被廣泛地用于產(chǎn)品的識(shí)別、質(zhì)量控制、測(cè)量檢驗(yàn)、自動(dòng)化裝備等領(lǐng)域。
[0003]目前在同軸度測(cè)量方面，幾乎都在使用千分表目視讀數(shù)測(cè)量的方法，該方法具有一定的局限性，比如其必須是接觸測(cè)量，基于人眼的讀數(shù)測(cè)量等等?；跈C(jī)器視覺的非接觸測(cè)量無疑具有不受測(cè)量環(huán)境限制，不因測(cè)量人員不同而引入測(cè)量誤差的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。伴隨著制造業(yè)大批量生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，快速測(cè)量，以及自動(dòng)化智能化成為必然的發(fā)展方向，該測(cè)量方法正是迎合了自動(dòng)化智能化的發(fā)展要求，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控起著非常重要的作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)量同軸度的裝置及方法?；谝惶淄S共焦光路成像，采用CCD光電耦合器件探測(cè)光點(diǎn)位置，最終進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理得到同軸度數(shù)據(jù)。其操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，可實(shí)施性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，具有自動(dòng)化及智能化的優(yōu)點(diǎn)，無需人工干預(yù)，適合在線測(cè)量。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種測(cè)量同軸度的裝置，其特征在于，包括光源，及置于光源出射面上的分光棱鏡一，在分光棱鏡一下方依次設(shè)置有透鏡一、透鏡二、分光棱鏡二，分光棱鏡二下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸一，分光棱鏡二左側(cè)設(shè)置有一 45°角放置的平面反射鏡，平面反射鏡下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸二 ；在分光棱鏡一上方設(shè)置有CCD探測(cè)器，所述CCD探測(cè)器與處理器電連接，處理器電連接計(jì)算機(jī)。
[0007]所述光源為半導(dǎo)體激光器點(diǎn)光源。
[0008]所述透鏡一與透鏡二為凸透鏡。
[0009]所述分光棱鏡一與分光棱鏡二為偏振分光棱鏡。
[0010]本實(shí)用新型提供的一種同軸度測(cè)量方法，采用同軸共焦光學(xué)系統(tǒng)，透鏡一與透鏡二在搭建光路時(shí)焦點(diǎn)重合。光源發(fā)出的光線通過分光棱鏡一反射到透鏡一上，透射經(jīng)過透鏡一透鏡二后，一部分光線經(jīng)過分光棱鏡二反射到軸二上，另一部分光線透過分光棱鏡二到軸一上。測(cè)量時(shí)，首先采用自準(zhǔn)直法，使軸一處于透鏡二的焦面位置(給軸一上貼平面反射鏡，觀察光源發(fā)出的光點(diǎn)，反射光點(diǎn)與入射光點(diǎn)重合即在焦點(diǎn)處)；其次轉(zhuǎn)動(dòng)軸一、軸二，采集光路經(jīng)軸一、軸二反射回來到CCD上的軌跡信息，最終擬合軌跡成圓分析兩個(gè)軌跡圓的不重合度，來得到同軸度偏差值。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)量精度高，且不受物體表面形狀、材質(zhì)、光潔度、色澤等因素的影響。同時(shí)，還具有自動(dòng)化及智能化的優(yōu)點(diǎn)，無需人工干預(yù)，適合在線測(cè)量。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型裝置的光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型方法的光路示意圖。
[0013]圖中:1、光源；2、分光棱鏡一 ；3、透鏡一 ；4、透鏡二 ；5、分光棱鏡二 ；6、被檢測(cè)軸一 ；7、平面反射鏡；8、被檢測(cè)軸二 ；9、(XD探測(cè)器；10、處理器；11、計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0015]實(shí)施例1
[0016]如圖1所示，一種測(cè)量同軸度的裝置，包括光源1，及置于光源I出射面上的分光棱鏡一 2，在分光棱鏡一 2下方依次設(shè)置有透鏡一 3、分光棱鏡二 5，分光棱鏡二 5下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸一 6，分光棱鏡二 5左側(cè)設(shè)置有一 45°角放置的平面反射鏡7，平面反射鏡7下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸二 8 ;在分光棱鏡一 2上方設(shè)置有CXD探測(cè)器9，所述CXD探測(cè)器9與處理器10電連接，處理器10電連接計(jì)算機(jī)11。本實(shí)用新型采用CXD探測(cè)器具有高量子探測(cè)效率，高空間分辨率、高密度分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍、能獲取最佳圖像，圖像質(zhì)量長(zhǎng)期可靠一致，使用成本大幅降低。
[0017]實(shí)施例2
[0018]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，
[0019]本實(shí)用新型所述光源I為半導(dǎo)體激光器點(diǎn)光源，該半導(dǎo)體激光器點(diǎn)光源具有清晰、一致性好，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；所述透鏡一 3與透鏡二 4為凸透鏡；所述分光棱鏡一 2與分光棱鏡二 5為偏振分光棱鏡，具有高消光比。
[0020]如圖2所示，一種測(cè)量同軸度的方法，包括下述步驟:
[0021]I)搭建光路，將光源設(shè)置于透鏡一的焦點(diǎn)處，使光源發(fā)出的光束通過分光棱鏡一與透鏡一后形成平行光束；透鏡一與透鏡二設(shè)置時(shí)焦點(diǎn)位置重合；平行光束通過透鏡二后匯聚，再通過分光棱鏡二透射到達(dá)軸一，軸一設(shè)置于透鏡二的焦平面處；平行光束通過透鏡二后匯聚，再通過分光棱鏡二反射到達(dá)軸二；到達(dá)被檢測(cè)軸一、被檢測(cè)軸二的光束經(jīng)反射沿原光路到達(dá)CXD探測(cè)器上，CXD探測(cè)器與處理器電連接，處理器與計(jì)算機(jī)電連接；
[0022]2)應(yīng)用搭建好的光路，用標(biāo)準(zhǔn)量塊對(duì)CCD探測(cè)器進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算CCD每像元對(duì)應(yīng)的實(shí)物實(shí)際尺寸；
[0023]3)被檢測(cè)的被檢測(cè)軸一，被檢測(cè)軸二置于搭建好的光路中，采用自準(zhǔn)直法，使被檢測(cè)軸一處于透鏡二的焦面位置(給被檢測(cè)軸一上貼平面反射鏡，觀察光源發(fā)出的光點(diǎn)，反射光點(diǎn)與入射光點(diǎn)重合即在透鏡一焦點(diǎn)處，然后拿掉平面反射鏡)通過被檢測(cè)軸一、被檢測(cè)軸二自身的電機(jī)或者手動(dòng)使被檢測(cè)軸一、被檢測(cè)軸二勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周；
[0024]4)經(jīng)被檢測(cè)軸一反射的光束通過分光棱鏡二、透鏡二、透鏡一、分光棱鏡一成像于CXD探測(cè)器上ο點(diǎn)處，經(jīng)處理器輸出到計(jì)算機(jī)中；
[0025]5)經(jīng)被檢測(cè)軸二反射的光束通過平面反射鏡、分光棱鏡二、透鏡二、透鏡一、分光棱鏡一成像于CXD探測(cè)器上，經(jīng)處理器輸出到計(jì)算機(jī)中；
[0026]6)計(jì)算機(jī)將被檢測(cè)軸一、被檢測(cè)軸二旋轉(zhuǎn)一周后，處理器輸出值進(jìn)行軌跡圓擬合，得到兩個(gè)曲線圓(被檢測(cè)軸一的軌跡理想條件下為一點(diǎn)圓)，通過對(duì)兩個(gè)曲線圓的軸向、徑向不重合度計(jì)算，根據(jù)步驟2)中標(biāo)定的像元尺寸，以及光學(xué)系統(tǒng)放大倍率，可得到同軸度數(shù)值。
[0027]所述步驟5)進(jìn)一步為:
[0028]I)若被檢測(cè)軸二與被檢測(cè)軸一的同軸誤差為al，則成像到CXD探測(cè)器上，被檢測(cè)軸二的反射光點(diǎn)位于ο點(diǎn)右側(cè)a處；其中ο點(diǎn)為CCD探測(cè)器靶面中心；
[0029]2)若被檢測(cè)軸二與被檢測(cè)軸一的同軸誤差為bl，則成像到CXD探測(cè)器上，被檢測(cè)軸二的反射光點(diǎn)位于ο點(diǎn)左側(cè)b處；
[0030]3)由探測(cè)到的a、b值可以推算出al，bl。圖中ol點(diǎn)為透鏡二焦點(diǎn)。本實(shí)用新型在該實(shí)施例中所采用的處理器為面陣CXD的信號(hào)處理器AD9824。
[0031]本實(shí)用新型的光路原理是:
[0032]同軸共焦光學(xué)系統(tǒng)中，物方焦點(diǎn)發(fā)出的光束通過光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚到像方焦點(diǎn)處，像方焦點(diǎn)處的成像光點(diǎn)經(jīng)過反射，根據(jù)光路可逆原理，反射光束通過光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚到物方焦點(diǎn)處。當(dāng)反射光束的反射點(diǎn)或面有一定離焦量時(shí)，光路可逆后，光束會(huì)聚到物方焦面處非焦點(diǎn)位置的某一點(diǎn)。通過探測(cè)器探測(cè)反射光束會(huì)聚后光點(diǎn)與焦點(diǎn)位置的偏差，可以計(jì)算出入射光束的離焦量，即軸系的同軸度。
[0033]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量同軸度的裝置，其特征在于，包括光源(I)，及置于光源(I)出射面上的分光棱鏡一(2)，在分光棱鏡一(2)下方依次設(shè)置有透鏡一(3)、透鏡二(4)、分光棱鏡二(5)，分光棱鏡二(5)下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸一(6)，分光棱鏡二(5)左側(cè)設(shè)置有一 45°角放置的平面反射鏡(7)，平面反射鏡(7)下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸二(8);在分光棱鏡一(2)上方設(shè)置有CXD探測(cè)器(9)，所述C⑶探測(cè)器與處理器(10)電連接，處理器電連接計(jì)算機(jī)(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量同軸度的裝置，其特征在于，所述光源(I)為半導(dǎo)體激光器點(diǎn)光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量同軸度的裝置，其特征在于，所述透鏡一(3)與透鏡二(4)為凸透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量同軸度的裝置，其特征在于，所述分光棱鏡一(2)與分光棱鏡二( 5)為偏振分光棱鏡。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測(cè)量同軸度的裝置，該裝置包括光源，及置于光源出射面上的分光棱鏡一，在分光棱鏡一下方依次設(shè)置有透鏡一、透鏡二、分光棱鏡二，分光棱鏡二下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸一，分光棱鏡二左側(cè)設(shè)置有一45°角放置的平面反射鏡，平面反射鏡下方設(shè)置有一被檢測(cè)軸二；在分光棱鏡一上方設(shè)置有CCD探測(cè)器，所述CCD探測(cè)器與處理器電連接，處理器電連接計(jì)算機(jī)。其原理簡(jiǎn)單，可實(shí)施性強(qiáng)、穩(wěn)定度好，具備自動(dòng)化和智能化的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)同軸度的在線測(cè)量。
【IPC分類】G01B11-27
【公開號(hào)】CN204594429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520253850
【發(fā)明人】張曉 , 李時(shí)威, 胡振民, 朱宏斌, 王靜
【申請(qǐng)人】西安北方光電科技防務(wù)有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日