導軌間垂直度的測量工裝及測量方法技術

本發明專利技術公開了一種導軌間垂直度的測量工裝，它包括用于測量基準表面的直線度誤差的自準直儀，以及棱鏡和反射鏡，所述反射鏡安裝在待測表面上，光線經棱鏡折射后再經反射鏡反射后原路反回，再次由自準直儀接收。本發明專利技術還公開了一種導軌間垂直度的測量工裝的測量方法，包括以下步驟：步驟S1，利用自準直儀測出基準表面的直線度誤差；步驟S2，利用自準直儀、棱鏡和反射鏡測出待測表面的直線度誤差；步驟S3，數據處理，計算出基準表面與待測表面的垂直度誤差值。本發明專利技術的導軌間垂直度測量工裝通過測量基準表面和待測表面的直線度誤差，并通過計算得出基準表面與待測表面的垂直度誤差值。

【技術實現步驟摘要】


本專利技術涉及一種導軌間垂直度的測量工裝及測量方法，屬于幾何測量


技術介紹

在雙臂機器人本體結構與關鍵功能部件生產過程中，機床導軌直線度是幾何量測量領域中最基本、最重要的一項內容，同時也是平面度、平行度、垂直度、同軸度等幾何量的測量基礎。導軌直線度誤差直接影響到工件的加工精度，所以導軌直線度誤差的測量是工業測量領域里一個非常重要的項目。傳統的直線度檢測方法，如平尺法、水平儀、鋼絲法等，雖然檢測器具簡單，實際中常被采用，但各自都存在一定的局限性，測量精度不高，效率低，性能無法保證；與此同時，以準直光束為測量基準，四象限光電池為接收器件的方法由于種種原因一直未能實用化，而激光干涉儀測量法則由于其價格過高，而難以得到推廣。
隨著各行業的迅速發展和相關科學研究的不斷深入，對垂直度測量提出了越來越多和越來越高的要求。垂直度測量是精密測量的一項重要內容，用于評價直線之間、平面之間或直線與平面之間的正交程度，其中直線(或平面)可以是被測樣品的直線(或平面)部分或運動軌跡形成的直線(或平面)。常見的垂直度測量方法一般可以分為專業儀器測量法和激光測量法。
專業儀器測量法主要采用垂直度測量儀、數顯測高儀、測角儀或者自準直儀等專業測量儀進行垂直度測量，再利用圖解法處理。這種方法操作簡單，數據處理方便，但只適用于中小零件和短距離垂直度的測量，測量適用性范圍和測量精度具有局限性。

技術實現思路

本專利技術所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種導軌間垂直度的測量工裝及測量方法，以解決大型工件間直線對直線的垂直度誤差的測量。
為了解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是：一種導軌間垂直度的測量工裝，它包括用于測量基準表面的直線度誤差的自準直儀，以及棱鏡和反射鏡，所述反射鏡安裝在待測表面上，光線經棱鏡折射后再經反射鏡反射后原路反回，再次由自準直儀接收。
進一步提供一種棱鏡的具體結構，所述棱鏡為五角棱鏡，五角棱鏡具有相互垂直的兩個面，光線從其中一面垂直射入，經折射后從另一面垂直射出。
本專利技術還公開了一種導軌間垂直度的測量工裝的測量方法，包括以下步驟：
步驟S1，利用自準直儀測出基準表面的直線度誤差；
步驟S2，利用自準直儀、棱鏡和反射鏡測出待測表面的直線度誤差；
步驟S3，數據處理，計算出基準表面與待測表面的垂直度誤差值。
進一步，所述步驟S3的數據處理還包括以下步驟：
步驟T1，根據基準表面的直線度誤差，按比例作出基準表面的誤差曲線；
步驟T2，根據待測表面的直線度誤差，按比例作出待測表面的誤差曲線；
步驟T3，確定符合最小條件的基準直線L；
步驟T4，用垂直于直線L的兩條平行直線L1和L2包容待測表面的誤差曲線，兩平行直線L1和L2在x軸的截距差即為所求的垂直度誤差值。
采用了上述技術方案后，本專利技術的導軌間垂直度測量工裝通過測量基準表面和待測表面的直線度誤差，并通過計算得出基準表面與待測表面的垂直度誤差值；測量工裝結構簡單，零件少；本專利技術的測量工裝的測量方法簡單，經數據處理得出基準表面與待測表面的垂直度誤差值，計算量少且精度高；本專利技術特別適合用于測量大型工件(如機床導軌)間直線對直線的垂直度誤差。
附圖說明
圖1為本專利技術導軌間垂直度測量工裝的原理框圖；
圖2為本專利技術的基準表面的誤差曲線；
圖3為本專利技術的待測表面的誤差曲線；
圖中，1、被測工件，2、自準直儀，3、五角棱鏡，4、反射鏡。
具體實施方式
為了使本專利技術的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本專利技術作進一步詳細的說明。
如圖1所示，一種導軌間垂直度的測量工裝，它包括用于測量基準表面的直線度誤差的自準直儀2，以及棱鏡和反射鏡4，所述反射鏡4安裝在待測表面上，光線經棱鏡折射后再經反射鏡4反射后原路反回，再次由自準直儀2接收。
優選地，如圖1所示，棱鏡為五角棱鏡3，五角棱鏡3具有相互垂直的兩個面，光線從其中一面垂直射入，經折射后從另一面垂直射出。
如圖1所示，本專利技術還提供一種導軌間垂直度的測量工裝的測量方法，包括以下步驟：
步驟S1，利用自準直儀2測出基準表面的直線度誤差，即待測工件的A面的直線度誤差，數據見表1；
表1基準表面各點相對于測量基準的量值(單位：μm)
測點xi0 1 2 3 4 5 測值yi0 +0.5 -0.5 +1 +0.5 0 步驟S2，利用自準直儀2、棱鏡和反射鏡4測出待測表面的直線度誤差，即待測工件的B面的直線度誤差，測量時，旋轉自準直儀2的旋鈕，使反射后的光線再次進入自準直儀2，此時自準直儀2調節的數值即為待測表面的直線度誤差，數據見表2；
表2被測表面各點相對于測量基準的量值(單位：μm)
測點yi0 1 2 3 4 5 測值xi0 +2 +1 +3 +2 +3 步驟S3，數據處理，計算出基準表面與待測表面的垂直度誤差值，即A面與B面之間的垂直度誤差值。
優選地，步驟S3的數據處理還包括以下步驟：
步驟T1，根據基準表面的直線度誤差，按比例作出基準表面的誤差曲線，如圖2所示；
步驟T2，根據待測表面的直線度誤差，按比例作出待測表面的誤差曲線，如圖3所示；
步驟T3，確定符合最小條件的基準直線L，從圖中可看出，過點(2)和(5)的直線L即是符合最小條件的基準直線L；
步驟T4，用垂直于直線L的兩條平行直線L1和L2包容待測表面的誤差曲線，兩平行直線L1和L2在x軸的截距差即為所求的垂直度誤差值。
設基準直線L的方程為：
Ax+By+C＝0
因為直線L過點(2，-0.5)和點(5，0)，所以得到直線L的方程為：
x-6y-5＝0
因符合定向最小條件的兩平行直線L1和L2垂直于基準直線L，故有L1和L2的一般方程分別為：
L1:Bx-Ay+C1＝0
L2:Bx-Ay+C2＝0
上述方程中，A＝1，B＝-6，又因為L1過點(3，5)，L2過點(0，0)，所以
L1:6x-y-23＝0
L2:6x-y＝0
在y＝0處，L1和L2在x軸的截距分別為23/6μm和0，所以垂直度誤差為
f = ( 23 6 - 0 ) μ m = 3.83 μ m ]]>本專利技術的導軌間垂直度測量工裝通過測量基準表面和待測表面的直線度誤差，并通過計算得出基準表面與待測表面的垂直度誤差值；測量工裝結構簡單，零件少；本專利技術的測量工裝的測量方法簡單，經數據處理得出基準表面與待測表面的垂直度誤差值，計算量少且精度高；本專利技術特別適合用于測量大型工件(如機床導軌)間直線對直線的垂直度誤差。
以上所述的具體實施例，對本專利技術解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本專利技術的具體實施例而已，并不用于限制本專利技術，凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。
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【技術保護點】
一種導軌間垂直度的測量工裝，其特征在于：它包括用于測量基準表面的直線度誤差的自準直儀(2)，以及棱鏡和反射鏡(4)，所述反射鏡(4)安裝在待測表面上，光線經棱鏡折射后再經反射鏡(4)反射后原路反回，再次由自準直儀(2)接收。

【技術特征摘要】
1.一種導軌間垂直度的測量工裝，其特征在于：它包括用于測量基準表面的直線
度誤差的自準直儀(2)，以及棱鏡和反射鏡(4)，所述反射鏡(4)安裝在待測表面上，
光線經棱鏡折射后再經反射鏡(4)反射后原路反回，再次由自準直儀(2)接收。
2.根據權利要求1所述的導軌間垂直度的測量工裝，其特征在于：所述棱鏡為五
角棱鏡(3)，五角棱鏡(3)具有相互垂直的兩個面，光線從其中一面垂直射入，經折
射后從另一面垂直射出。
3.根據權利要求1或2所述的導軌間垂直度的測量工裝的測量方法，其特征在于，
包括以下步驟：
步驟S1，利用自準直儀(2)測出基準表面的直線度誤差；
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐嘉樂，俞浩榮，姚素芹，王政，
申請(專利權)人：常州機電職業技術學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32