专利名称：基于光杠杆的摆角精密测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精密检测装置技术领域，尤其涉及基于光杠杆的摆角精 密测量装置。
背景技术：
随着制造技术的不断进步，精密制造及检测技术应用越来越广泛。如机 床精度校准，精密平台偏角测量，高精度小位移测量，热变形测量，微调装 置精度校准等。
在微小位移、角位移测量领域，通常通过对微小位移或角度进行放大， 从而达到精确测量的目的。现有技术中，通过机械传动放大的方法对待测平 台的偏摆进行测量，如使用百分表、螺旋测微仪等，待测平台包括分度台、
偏转台等；百分表一般采用齿轮、齿条装置将微小量进行放大。由于机械传 动放大的方法不可避免地会出现传动间隙，螺距误差等问题，现有技术受外 界环境因素影响大，精度不够高，无法满足精密设备的检测要求。
实用新型内容
本实用新型提供一种精度高、结构简单的基于光杠杆的摆角精密测量装置。
基于光杠杆的摆角精密测量装置，包括机架、固定在待测平台的运动部 件上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光 板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设
备电连接；其中，偏摆角度为，arctan (偏摆距离/档光板与摄像头的垂直距 离)，偏摆距离二线形光源变化长度x (l/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数 =档光板与线形光源的垂直距离/档光板与摄像头的垂直距离。
其中，档光板通过支持杆设置在运动部件上。
其中，档光板滑动设置在支持杆上。'
其中，档光板设置在机架上。
其中，档光板滑动设置在机架上。
其中，光杠杆放大倍数不小于30。
其中，摄像头为光功率计。
其中，机架上垂直设置有刻度尺。
其中，数据处理设备为电脑或单片机。
其中，线形光源滑动设置在机架上。
从以上的技术方案可以看出，本实用新型包括机架、固定在待测平台的 运动部件上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位 于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而 获取线形光源变化长度和用于计算偏摆角度的数据处理设备，摄像头与数据
处理设备电连接；其中，偏摆角度为，arctan (偏摆距离/档光板与摄像头的 垂直距离)，偏摆距离二线形光源变化长度x (l/光杠杆放大倍数)，光杠杆放 大倍数=档光板与线形光源的垂直距离/档光板与摄像头的垂直距离。本技术 方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺距误差等问 题，本实用新型放大倍数可以非常方便调节，适用范围广，受外界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的检测要求，且结构简单，生产成本低。

图1为本实用新型检测没有偏摆时的结构示意图； 图2为本实用新型检测发生偏摆时的结构示意图。
具体实施方式

参见图1和图2，
以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
一种基于光杠杆的平台15直线偏摆精密检测装置，包括机架10、固定 在待测平台15的运动部件14上的摄像头16、位于摄像头16正上方用于挡 住摄像头16 —侧的档光板12、位于档光板12正上方设置在机架10上的线 形光源11、用于通过摄像头16感应线形光源11而获取线形光源11变化长 度和用于计算偏摆角度的数据处理设备17，摄像头16与数据处理设备17电 连接；其中，所述偏摆角度为，arctan (偏摆距离/档光板12与摄像头16的 垂直距离)，偏摆距离二线形光源11变化长度x (1/光杠杆放大倍数)光杠 杆放大倍数=档光板12与线形光源11的垂直距离/档光板12与摄像头16的 垂直距离。本实施例的偏摆包括偏摆距离和偏摆角度，它们有对应关系。
本技术方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺 距误差等问题；本实用新型放大倍数可以非常方便调节，适用范围广；受外 界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的高精度和大量程的检测要 求；采用机器视觉技术，能够自动测量，减少传统测量仪器由于人工读数而 引起的误差；且结构简单，生产成本低。
上述摄像头16可以为具有图像分析功能的智能摄像头16;也可以为微电脑组成的摄像头16系统。当然，上述摄像头16可以为光功率计，还可以 为其它能够感应线形光源11而获取线形光源11变化长度的设备。上述数据
处理设备17可以为电脑或单片机。
本实施例中，档光板12通过支持杆13设置在运动部件14上；为使档光 板12与摄像头16的垂直距离可调，档光板12滑动设置在支持杆13上，档 光板12可沿支持杆13上下移动。作为另一个实施例，档光板12设置在机架 10上；为使档光板12与摄像头16的垂直距离可调，档光板12滑动设置在 机架10上；档光板12可沿机架10上下移动。
本实施例中，为使档光板12与线形光源11的垂直距离可调，线形光源 11滑动设置在机架10上，线形光源11可沿机架10上下移动。
本实施例中，光杠杆放大倍数=档光板12与线形光源11的垂直距离/ 档光板12与摄像头16的垂直距离，通过调节档光板12和/或线形光源11的 位置，就可以调整光杠杆放大倍数。对精密设备来说，偏摆往往很小，这就 要求有足够大的光杠杆放大倍数，本实施例的光杠杆放大倍数不小于30，优 选为100;当然，还可以设置为其它的放大倍数。
本实施例中，机架10上垂直设置有刻度尺18。工作人员参考刻度尺18， 可以方便调整档光板12和/或线形光源11的位置，从而实现调整光杠杆放大 倍数。
本实施例中，运动部件14某一时刻移动到待测平台15的某一位置，档 光板12挡住摄像头16 —侧，摄像头16在该时刻只能感应线形光源11的部 分发光长度。运动部件14在待测平台15上移动，当没有发生偏摆时，摄像 头16感应到的线形光源11发光长度恒定不变；当发生偏摆时，摄像头16感应到的线形光源11发光长度发生变化，根据上述公式，偏摆距离=线形光
源11变化长度x (l/光杠杆放大倍数)，可计算出偏摆距离，偏摆角度二arctan (偏摆距离/档光板与摄像头的垂直距离)，可计算出偏摆角度。发生偏摆时， 被测平台15表面偏置角度发生变化，使得摄像头16的光轴发生偏摆，线形 光源11的线形方向与偏摆方向一致。
上述偏摆距离的计算公式中，线形光源11变化长度是针对待测平台15 某位置I^言的，待测平台15某位置线形光源11变化长度=(待测平台15 原位置线形光源11长度一待测平台15某位置线形光源11长度)，运动部件 14运动到待测平台15的某一位置时，摄像头16在这一时刻感应到该位置的 线形光源11发光长度，可以运算出待测平台15某位置的偏摆距离和偏摆角 度，运动部件14沿着待测平台15运动，可以连续地计算出待测平台15的各 个位置的偏摆，从而检测出整个待测平台15的偏摆。待测平台15原位置线 形光源11长度的定义方法有两种，方法一，定义为没有发生偏摆时线形光源 11的长度，即为基准长度，这种方法可以检测出每个时刻的实际偏摆情况， 本实施例采用这种方法；方法二，定义为上一次摄像头16感应的线形光源 11的长度，这种方法表明某时刻相对于上一时刻的偏摆情况；这两种定义方 法各有其应用价值。待测平台15某位置线形光源11变化长度可能是正数或 负数，从而说明待测平台15偏摆方向；图2中所示，档光板12挡住摄像头 16的左侧，当线形光源11变化长度是正数时，说明待测平台15向右下偏摆。
设档光板12与线形光源11的垂直距离为b，档光板12与摄像头16的 垂直距离为a，则光杠杆放大倍数f为b/a;设待测平台15原位置线形光源 11长度(这里采用没有发生偏摆的基准长度)为kl，待测平台15某位置线形光源11长度为k2，则待测平台15某位置线形光源11变化长度为(kl_
k2);从而得到偏摆距离h为(kl_k2) x (a/b)，偏摆角度0为arctanh/a。
对待测平台15来说，左右偏摆是最重要的参数之一。需要说明的是，运 动部件14在平台15运动时，可以看成一个三维空间，建立三维坐标系，当 要同时测试运动部件14在x平面、y平面、z平面的偏摆，可以设置3个相 互垂直的摄像头16，相应设置3个档光板12和3个线形光源11;同时测量 三个方向偏摆的工作原理与上述工作原理相同，在此不在赘述。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员， 依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，本 说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.基于光杠杆的摆角精密测量装置，其特征在于，包括机架、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；其中，所述偏摆角度为，arctan(偏摆距离)/(档光板与摄像头的垂直距离)，偏摆距离＝(线形光源变化长度)×(1/光杠杆放大倍数)，光杠杆放大倍数＝(档光板与线形光源的垂直距离)/(档光板与摄像头的垂直距离)。
2. 根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述档光板 通过支持杆设置在所述运动部件上。
3. 根据权利要求2所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述档光板 滑动设置在所述支持杆上。
4. 根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述档光板 设置在所述机架上。
5. 根据权利要求4所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述档光板 滑动设置在所述机架上。
6. 根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述光杠杆 放大倍数不小于30。
7. 根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述摄像头 为光功率计。
8. 根据权利要求1所述的摆角精密测量装置，其特征在于，所述机架上 垂直设置有刻度尺。
专利摘要本实用新型公开了基于光杠杆的摆角精密测量装置，涉及精密检测装置技术领域；本实用新型包括机架、固定在待测平台的运动部件上的摄像头、位于摄像头正上方用于挡住摄像头一侧的档光板、位于档光板正上方设置在机架上的线形光源、用于通过摄像头感应线形光源而获取线形光源变化长度和用于计算偏摆角度的数据处理设备，摄像头与数据处理设备电连接；本技术方案采用光学放大方法，而无机械传动，因此没有传动间隙，螺距误差等问题，受外界环境因素影响小，精度高，可以满足精密设备的检测要求，且结构简单，生产成本低。
文档编号G01B11/26GK201392186SQ200920050649
公开日2010年1月27日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者刘萍坚, 卢盛林, 培 徐 申请人:东莞理工学院