非接触高精度在线式测量大工件尺寸的方法

摘要

本发明公开了一种非接触高精度在线式测量大工件尺寸的方法，首先将两个高精度测量小尺寸的光传感器通过可调节两传感器间距的机械结构相连接；然后在机械结构间设置一标准刻度尺，并在其中一个光传感器的物镜取景窗前装一个半透镜，使该传感器可同时测量前方待测物与下方标准刻度尺；再用未装半透镜的传感器对准待测物体的一端；调节另一个光传感器，当光传感器对准待测物体的另一端时，通过半透镜测量标准刻度尺，得到两光传感器之间的间距；并同时测量待测物体的另一端。本发明结果准确可靠，它广泛适用于小尺寸传感器非接触高精度在线测量大工件尺寸，具有极大的实用价值。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种测量大工件尺寸的方法，具体地说是一种非接触高精度在线式测量大工件尺寸的方法。

二、背景技术

随着机械加工要求的日益提高，对加工工件尺寸的非接触在线式测量也提出了新的要求。目前非接触在线式测量工件尺寸有超声波、激光和CCD传感器等方式，但都存在一些缺点：超声波的测量精度和分辨率受到波长限制，测量精度低；激光受工件材质反射率制约以及加工中工件的颤动影响，测量精度也不高，特别是对于加工中的工件，测量精度更差；CCD传感器受其测量尺寸的限制，不能测量大工件尺寸。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种非接触高精度在线式测量大工件尺寸的方法。该方法解决了小尺寸传感器测量大工件尺寸的问题，可消除加工中工件颤动对测量的影响，测量结果精确可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种非接触高精度在线式测量大工件尺寸的方法，其特征在于它包括以下步骤：

①将两个高精度测量小尺寸的光传感器A和光传感器B通过机械结构相连接，并可通过机械结构调节光传感器A和光传感器B之间的间距；

②在机械结构上设置可确定光传感器A和光传感器B间距的标准刻度尺；为保证可精确测量到标准刻度尺上的数据，在标准刻度尺周边设有光源；

③在光传感器B的物镜取景窗前设置一个半透镜，使该传感器B可同时测量前方待测物与下方标准刻度尺，以便可以精确得到两光传感器之间的间距；

④将光传感器A对准待测物体所要测量尺寸的一端，并测量，得到影像位置；

⑤保持光传感器A不动，调节光传感器B和光传感器A之间的间距，并保持两光传感器取景器与被测长度方向平行；

⑥当光传感器B对准待测物体所要测量尺寸的另一端时，光传感器B通过半透镜测量标准刻度尺，此时，为保证测量精确度，应打开标准刻度尺周边的光源，得到光传感器A和光传感器B之间的间距；然后关闭标准刻度尺周边的光源，并同时测量待测物体所要测量尺寸的另一端，此时光传感器B中的标准刻度影象被待测物体所要测量尺寸的另一端影像覆盖；

⑦记录两传感器的影像位置与标准刻度，即可精确得到待测物体所要测量尺寸。

本发明中光传感器A和光传感器B是根据实际需要来设定的。将两个高精度测量小尺寸的光传感器通过可调节两传感器间距的机械结构相连接，并在可调节两传感器间距的机械结构间设置一标准刻度尺，在其中一个光传感器的物镜取景窗前设置一半透镜，使该光传感器可同时测量前方被测物与下方标准刻度尺。用未装半透镜的光传感器对准被测物体的一端；打开在标准刻度尺周边设有的光源，调节两传感器间距，同时通过设有半透镜的光传感器测量标准刻度尺，得到两光传感器间距的数据，当该传感器到达被测物体的另一端时，关闭光源，测量被测物体的另一端。

在本发明中，如被测物体是动态的，可用高采样速率光传感器来测量，其关系式如下：

测量精度＝采样时间×被测物体运动速度；

与现有技术相比，本发明的优点是：解决了用小尺寸传感器非接触高精度在线式测量大工件尺寸的问题，测量结果准确可靠。

四、具体实施方式

一种本发明所述的非接触高精度在线式测量大尺寸工件的方法，采用2048×2048像素光传感器，以1微米精度，最大量程为2×2毫米，测量直径为1米左右旋转中的轮毂的精确直径尺寸，它包括以下步骤：

①将两个高精度测量小尺寸的光传感器A和光传感器B通过机械结构相连接，并可通过机械结构调节光传感器A和光传感器B之间的间距；光传感器A和光传感器B均采用2048×2048像素光传感器；

②在机械结构上设置可确定光传感器A和光传感器B间距的标准刻度尺；在标准刻度尺周边设有光源；

③在光传感器B的物镜取景窗前设置一个半透镜，使该传感器B可同时测量前方待测轮毂与下方标准刻度尺；

④将光传感器A的取景器中心对准待测轮毂直径的左边，并测量，得到影像位置；

⑤保持光传感器A不动，打开在标准刻度尺周边的光源，调节光传感器B和光传感器A之间的间距，约1米止，并保持两光传感器取景器与被测直径长度方向平行；

⑥当光传感器B取景器中心对准待测轮毂的右边时，光传感器B通过半透镜测量标准刻度尺，得到光传感器A和光传感器B之间的间距，设光传感器B数据处理系统记录下来光传感器A和光传感器B之间的间距是1001mm；然后关闭标准刻度尺周边的光源，并同时测量待测轮毂的右边，此时光传感器B中的标准刻度影象被待测轮毂的右边影象覆盖；

⑦记录两光传感器的影像位置与前面记录的标准刻度，即可精确得到旋转中的轮毂的精确直径尺寸，由下式计算：

光传感器B的数据处理系统记录的标准刻度是：1001.000mm；

通过图像测量数据处理得到左边像距光传感器A取景器中心位置是：-0.501mm；

右边像距光传感器A取景器中心位置是：+0.502mm；

则：轮毂的精确直径尺寸是：1001+(-0.501+0.502)＝1001.001mm。

利用本发明解决了小尺寸传感器测量大工件尺寸的问题，并可消除加工中工件颤动对测量的影响，测量结果精确可靠。测量时应保持两光传感器的取景器与被测长度方向平行，传感器采样时间符合上述关系式。