专利名称：双路激光－ccd动态检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触式动态测量零件尺寸的仪器。
背景技术：
随着科学技术的日益发展，目前在国内机械行业的许多生产企业迫切需要解决高精度零件尺寸的在线监测或检测问题。传统的检测方法是采用检测头与零件接触式检测方式，这种检测方式的检测效率低，劳动强度大，而且会使得测量仪器的检测头产生磨损，从而造成仪器的测量精度下降，影响了高精度零件的检测精度，并使得零件表面质量变低。因此，在80年代中期开始了非接触式测量技术的研究，并已部分运用到了各种自动化检测领域。尤其是把电荷耦合器件(CCD)和激光光源相结合，使得非接触式检测发展到了一个新的历史时期。但从现阶段的非接触式检测技术来说，并未大量真正用于企业的生产实际，究其原因，主要是因为其检测精度等方面受到限制，尤其是在自动化送料、精密超精密切削和磨削加工等过程中，在线动态的监测技术并不是十分的成熟，而且其检测精度不能满足要求，对环境要求比较苛刻等。因此，研制一套实用性强、检测精度高的自动化非接触式检测系统有着极其重要的实际意义和应用价值。
实用新型内容为解决目前非接触式测量仪器存在的检测精度较低、对环境要求苛刻的问题，本实用新型提供一种双路激光-CCD动态检测仪。本实用新型包含设置在被检测零件A两侧的双路激光检测装置，每一路激光检测装置由一个激光器21、使激光器21发出的激光束转向并射向被检测零件A的直角棱镜23、把射向被检测零件A的激光束聚焦成像的第一透镜24、接收被检测零件A反射光的线阵CCD摄像头12、将被检测零件A反射光成像的第二透镜25组成，直角棱镜23的设置方向使其一个直角平面与第一透镜24相平行，使其另一直角平面与激光器21发出的激光束相垂直，第二透镜25设置在线阵CCD摄像头12的正前方。参阅图1，由激光器发出的激光通过直角棱镜转向和成像透镜成像之后照射到工件表面上，经过工件漫反射或半漫反射并再经成像透镜后到达CCD检测头，当检测获得信号后经信号处理并送入微机进行数据分析，从而实现对零件检测的高精度。由于在检测过程中，当零件从滑轨上由自重下滑时，因运动过程中有振动或跳动，会给零件的动态检测带来较大的测量误差。因此，为了提高对运动零件尺寸的检测精度，必须减少或消除由于跳动所带来的测量误差。为此，我们采用了如下工作原理用两路激光-CCD对零件的尺寸进行动态检测或监测，以提高零件在线检测的精度。如图2所示，在第一路检测的相对位置，设置了第二路激光-CCD检测(图2中CCD2表示第二路)。当零件无跳动时，第二路检测数据反映零件基准面的理想位置，保持不变。当第二路检测数据变化时，则Δh2反映了零件定位基准面的位移，即零件的振动或跳动情况。由第一路检测零件的实际相对尺寸(该尺寸中包含有零件的振动或跳动情况)，由第二路检测零件的振动或跳动，并对两路进行综合分析，可补偿或消除由于零件振动或跳动等因素给零件尺寸带来的测量误差，从而提高了运动零件厚度尺寸的检测精度。本双路激光-CCD动态检测仪的优点是(1)本检测仪具有良好的柔性和通用性，它不仅可用于精密零件在输送及加工过程中的高精度在线监测，如果经过相应的变形，系统的应用场合将更为广泛，例如用于刀具磨损的实时监测，工件的长度、厚度、直径等各种在线检测等；(2)本检测仪具有结构简单，反应速度快，体积小，成本低等特点。(3)本动态检测仪的测量精度可达±0.3μm，具有高的检测精度和良好的工程实用性。为了使非接触式检测技术真正用于企业的生产实际，以解决我国机械行业生产过程中零件尺寸的在线监测或检测问题，我们采用电荷耦合器件(CCD)与激光光源相结合，研制一套实用性强、动态检测精度高的自动化检测系统，亦即“双路激光-CCD动态检测仪”，以提高我国企业生产过程中的自动化水平，并为我国机械行业中精密超精密加工过程中的在线检测提供成熟的技术保障。


图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型的工作原理图，图3是具体实施方式
的主视图，图4是图3的俯视图。
具体实施方式
参阅图3、图4，本实施方式的双路激光检测装置均安装在台板11上，每一路激光检测装置由一个激光器21、使激光器21发出的激光束转向并射向被检测零件A的直角棱镜23、把射向被检测零件A的激光束聚焦成像的第一透镜24、接收被检测零件A反射光的线阵CCD摄像头12、将被检测零件A反射光成像的第二透镜25组成，直角棱镜23的设置方向使其一个直角平面与第一透镜24相平行，使其另一直角平面与激光器21发出的激光束相垂直，第二透镜25设置在线阵CCD摄像头12的正前方。线阵CCD摄像头12安装在支承板2上，支承板2下方连接有导柱1，垂直微调杆7顶在导柱1的下方；在导柱1下部套有导筒6，导柱1与导筒6之间设有键4，在台板11上还固定有支承板9和水平滑动导轨10，水平微调杆8安装在支承板9上，水平微调杆8的内端顶在导套6上，导套6设在水平滑动导轨10上。本“双路激光-CCD动态检测仪”实用新型由激光器21发出激光(两路)，通过直角棱镜23对激光转向后由第一透镜24聚焦后照射在工件表面上，由工件漫反射或半漫反射后的激光再经过第二透镜25进行聚焦并照射到线阵CCD摄像头12上，经CCD检测获得的信号经由信号处理后进入微机，并最终实现零件动态尺寸的精密检测。在零件的检测过程中，CCD摄像头12可进行垂直与水平方向的微动精确调整，对于垂直方向先是用螺钉5锁紧垂直微调杆7，然后拧动微调杆7，带动导柱1上下实现微动，而导柱与固定支承板2上用螺钉连接，CCD摄像头12是安装在支承板2上，并可由定位键4控制其回转方向，当精确安装之后，可保证CCD摄像头与照射的激光束保持方向垂直，以提高测量精度，当垂直方向调整完毕之后，可由螺钉3进行锁紧。对于水平方向水平微调杆8带动导筒6水平移动，而导筒6是在水平滑动导轨10上，从而实现水平方向的微调移动。当调整到正确位置后，可对之进行锁定。在台板11上还安装有放置被检测零件A的滑轨13，滑轨13的侧板13-1上开有使激光通过的长条通孔13-2。在台板11的下面固定连接有支承板20，在支承板20的正下方设有支承座14，三个螺柱15的下端与支承座14螺纹连接，三个螺柱15的上端通过螺钉16和螺母17与设置在支承板20下方的铰接架18相连接。三个螺柱15中的一个可伸缩，即可使台板11倾斜，由此实现工件沿导轨靠自重下滑。激光器21通过过渡件22固定在台板11上。在台板11上开有弧形通孔27，与支承板20相连接的螺栓26设置在弧形通孔27内。旋松螺栓26即可调节台板11转动。
权利要求1.双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于它包含设置在被检测零件(A)两侧的双路激光检测装置，每一路激光检测装置由一个激光器(21)、使激光器(21)发出的激光束转向并射向被检测零件(A)的直角棱镜(23)、把射向被检测零件(A)的激光束聚焦成像的第一透镜(24)、接收被检测零件(A)反射光的线阵CCD摄像头(12)、将被检测零件(A)反射光成像的第二透镜(25)组成，直角棱镜(23)的设置方向使其一个直角平面与第一透镜(24)相平行，使其另一直角平面与激光器(21)发出的激光束相垂直，第二透镜(25)设置在线阵CCD摄像头(12)的正前方。
2.根据权利要求1所述的双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于双路激光检测装置均安装在台板(11)上。
3.根据权利要求2所述的双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于线阵CCD摄像头(12)安装在支承板(2)上，支承板(2)下方连接有导柱(1)，垂直微调杆(7)顶在导柱(1)的下方；在导柱(1)下部套有导筒(6)，导柱(1)与导筒(6)之间设有键(4)，在台板(11)上还固定有支承板(9)和水平滑动导轨(10)，水平微调杆(8)安装在支承板(9)上，水平微调杆(8)的内端顶在导套(6)上，导套(6)设在水平滑动导轨(10)上。
4.根据权利要求2所述的双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于在台板(11)上还安装有放置被检测零件(A)的滑轨(13)，滑轨(13)的侧板(13-1)上开有使激光通过的长条通孔(13-2)。
5.根据权利要求2所述的双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于在台板(11)的下面固定连接有支承板(20)，在支承板(20)的正下方设有支承座(14)，三个螺柱(15)的下端与支承座(14)螺纹连接，三个螺柱(15)的上端通过螺钉(16)和螺母(17)与设置在支承板(20)下方的铰接架(18)相连接。
6.根据权利要求5所述的双路激光-CCD动态检测仪，其特征在于在台板(11)上开有弧形通孔(27)，与支承板(20)相连接的螺栓(26)设置在弧形通孔(27)内。
专利摘要双路激光－CCD动态检测仪，它涉及一种非接触式动态测量零件尺寸的仪器。它包含设置在被检测零件(A)两侧的双路激光检测装置，每一路激光检测装置由一个激光器(21)、使激光器(21)发出的激光转向并射向被检测零件(A)的直角棱镜(23)、把射向被检测零件(A)的激光聚焦成像的第一透镜(24)、接收被检测零件(A)反射光的线阵CCD摄像头(12)、将被检测零件(A)反射光成像的第二透镜(25)，直角棱镜(23)的一个直角面与第一透镜(24)相垂直，另一直角面与激光束垂直，第二透镜(25)设置在线阵CCD摄像头(12)的正前方。本检测仪的测量精度可达±0.3μm。它解决了目前非接触式测量仪器存在的检测精度较低、对环境要求苛刻的问题。
文档编号G01B21/00GK2634430SQ03212949
公开日2004年8月18日 申请日期2003年5月1日 优先权日2003年5月1日
发明者陈明君, 李旦 申请人:哈尔滨工业大学, 陈明君, 李旦, 李家宝, 葛鸿翰