一种柱面母线直线度高精度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及几何量测量领域，更具体地说，它涉及一种柱面母线直线度高精度测量装置及测量方法。

背景技术

柱面是离子阱等分析质谱仪关键部件中经常需要用的基本零件，柱面既可以是双曲面，也可以是单曲面。为了解加工或保证装配的质量情况，对直线度进行高精度测量是必不可少的。

然而，由于双曲柱面并不是回转体，圆度仪无法测量其直线度，而使用三坐标检测时，需要较高的测量基准面，以保证测量时坐标测量机的测点在一条母线上移动，但因双曲柱面使用时仅对双曲面有精度要求，所以一般双曲柱面加工时基准的加工精度要求并不高，即双曲柱面的精度与基准是无关的，这导致坐标测量机测量双曲柱面等非圆柱面的直线度时会出现偏差。

因此，如何研究设计一种柱面母线直线度高精度测量装置及测量方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种柱面母线直线度高精度测量装置及测量方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种柱面母线直线度高精度测量装置，包括气浮导轨、气浮滑块、支撑组件、电感位移传感器以及测量终端；

气浮滑块与气浮导轨活动连接，且气浮滑块与气浮导轨中配置的驱动丝杠套接，气浮滑块的顶部设置有定位座；

支撑组件与气浮导轨固定连接，电感位移传感器与支撑组件连接，电感位移传感器的端部设有位于定位座上方的柱面测头；

柱面测头的轴线方向与驱动丝杠的轴线方向相互垂直；

电感位移传感器与测量终端电性连接。

进一步的，所述测量终端包括数据处理单元和显示单元；

数据处理单元，用于将电感位移传感器采集的测量信号转换成直线度测量结果；

显示单元，用于对直线度测量结果进行显示。

进一步的，所述支撑组件包括立柱和用于夹持电感位移传感器的夹持件，夹持件与立柱套接，且通过锁紧螺钉固定。

进一步的，所述夹持件包括分别与立柱、电感位移传感器连接的夹套、侧头夹，夹套、侧头夹之间通过螺柱转动连接，侧头夹与电感位移传感器通过锁紧螺钉固定。

进一步的，所述定位座表面设有沿驱动丝杠轴线方向设置的放置凹槽。

进一步的，所述放置凹槽为V型槽。

第二方面，提供了一种柱面母线直线度高精度测量方法，包括以下步骤：

S101：将高精度圆柱放置在定位座的V型槽内，移动定位座的方向使得高精度圆柱的轴线与驱动丝杠的轴线呈小角度分布；

气浮导轨的驱动丝杠启动后带动高精度圆柱移动，观察柱面测头读数；

当柱面测头测量高精度圆柱两端的读数差异大于预设差值时，轻微转动测头夹以调整柱面测头与气浮滑块上基准平面的角度；

反复测量高精度圆柱，直至测量高精度圆柱两端的读数差异小于预设差值，柱面测头位置调整合适；

S102：测量柱面工件时，将柱面工件放置在定位座的V型槽内，在气浮导轨的驱动丝杠带动柱面工件移动过程中，通过电感位移传感器测量柱面工件中柱面的母线数据；

S103：将电感位移传感器测量的母线数据转换成直线度结果后进行显示。

进一步的，所述预设差值为0.5-1.5μm。

进一步的，所述预设差值为1μm。

进一步的，所述柱面工件为圆柱面、双曲柱面、三曲柱面中的任意一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能够高效、准确的测量出单曲柱面、双曲柱面等多种曲柱面的直线度，直线度测量结果误差小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中放置凹槽的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101、气浮导轨；102、气浮滑块；103、定位座；104、柱面工件；105、放置凹槽；201、立柱；202、夹套；203、螺柱；204、侧头夹；205、锁紧螺钉；301、电感位移传感器；302、柱面测头；303、测量终端；304、数据处理单元；305、显示单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：一种柱面母线直线度高精度测量装置，如图1所示，包括气浮导轨101、气浮滑块102、支撑组件、电感位移传感器301以及测量终端303。气浮滑块102与气浮导轨101活动连接，且气浮滑块102与气浮导轨101中配置的驱动丝杠套接，气浮滑块102的顶部设置有定位座103。支撑组件与气浮导轨101固定连接，电感位移传感器301与支撑组件连接，电感位移传感器301的端部设有位于定位座103上方的柱面测头302。柱面测头302的轴线方向与驱动丝杠的轴线方向相互垂直。电感位移传感器301与测量终端303电性连接。

如图1所示，测量终端303包括数据处理单元304和显示单元305。数据处理单元304，用于将电感位移传感器301采集的测量信号转换成直线度测量结果。显示单元305，用于对直线度测量结果进行显示。

如图1所示，支撑组件包括立柱201和用于夹持电感位移传感器301的夹持件，夹持件与立柱201套接，且通过锁紧螺钉205固定。夹持件可灵活调整电感位移传感器301在竖直方向的高度。

如图1所示，夹持件包括分别与立柱201、电感位移传感器301连接的夹套202、侧头夹204，夹套202、侧头夹204之间通过螺柱203转动连接，侧头夹204与电感位移传感器301通过锁紧螺钉205固定。夹套202、侧头夹204构成夹持件，使得可沿螺柱203圆周方向转动侧头夹204，从而调整柱面测头302的位置，可适用于多曲柱面的测量。

如图2所示，定位座103表面设有沿驱动丝杠轴线方向设置的放置凹槽105。需要注意的是，定位座103的下表面为平面，当待检测的柱面工件104的底面为平面时，可将定位座103翻转后水平放置柱面工件104。

如图2所示，在本实施例中，放置凹槽105为V型槽。V型槽在放置高精度圆柱校准、柱面工件104监测时能够限制自转，整体操作的稳定性强，有效减小了测量误差。

如图1所示，在本实施例中，定位座103底面的平面度小于1μm，上表面是高精度V形结构，即放置圆柱度小于1μm的高精度圆柱于V型槽中，高精度圆柱母线对定位座103底面的基准面的平行度小于1μm。

如图1所示，上述测量装置的具体测量方法由以下步骤实现。

S101：将高精度圆柱放置在定位座103的V型槽内，移动定位座103的方向使得高精度圆柱的轴线与驱动丝杠的轴线呈小角度分布；气浮导轨101的驱动丝杠启动后带动高精度圆柱移动，观察柱面测头302读数；当柱面测头302测量高精度圆柱两端的读数差异大于预设差值时，轻微转动测头夹以调整柱面测头302与气浮滑块102上基准平面的角度；反复测量高精度圆柱，直至测量高精度圆柱两端的读数差异小于预设差值，柱面测头302位置调整合适。在本实施例中，预设差值为1μm。

S102：测量柱面工件104时，将柱面工件104放置在定位座103的V型槽内，在气浮导轨101的驱动丝杠带动柱面工件104移动过程中，通过电感位移传感器301测量柱面工件104中柱面的母线数据。

S103：将电感位移传感器301测量的母线数据转换成直线度结果后进行显示。

需要注意的是，本发明能够测量的柱面工件104可以是圆柱面、双曲柱面、三曲柱面中的任意一种。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。