一种同轴度激光检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及同轴度检测领域，尤其涉及大型串联孔类同轴度检测，属于光学精密测量技术领域。


背景技术：

2.水利水电工程中，弧形闸门是用于水库挡水的常用装置。弧门开启与关闭均围绕两个支铰装置转动，弧门运行的可靠性、安全性很大程度上取决于支铰制造与安装的精度，其中直支臂弧门左右支铰装置安装后同轴度的精确控制非常关键，将直接影响弧门运行平稳性和使用寿命。弧门支铰装置由铰链、支铰轴、轴承、铰座等组成，铰链与弧门支臂相联，铰座则安装于大坝基座上。根据规范要求，弧门制造过程中必须进行整体预拼装，其中左右铰链轴孔同轴度偏差是重要检测指标之一，安装过程中左右铰座铰轴孔的同轴度偏差检测也非常关键。
3.现有技术中，针对同轴度检测方法较多。有采用准直钢丝法的，即：设置准直钢丝作为检测基准，但此方法对钢丝准直精度调整困难，同时钢丝存在一定柔性影响检测精度。也有采用外置激光准直方法的，即：在测量孔外设置准直激光束，通过检测被测孔轴线与激光准直轴线的偏差来计算被测孔间的同轴度偏差，但该测量装置结构复杂，在狭窄无法架设准直仪，也无法对孔夹角进行精确测量。也有采用自居中激光对中测量方法，但自居中适配器仅适用于小孔径内孔检测，应用于大孔径检测，则存在适配器尺寸过于庞大，安装困难、操作不方便等问题。
4.为此，现有技术中提出了授权公告号cn210664376u，授权公告日为2020年6月2日的中国实用新型专利文献，来解决上述所存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：
5.一种大跨距轴孔类部件同轴度测量装置，包括轴线找准机构，轴线找准机构安装在待检测部件上，用于找准孔或轴类部件的轴线；激光源部件，用于发射与一侧孔或轴类部件轴线相重合的基准激光束；位置显示部件，用于接收激光，根据基准激光斑点位置测得两待检测部件的同轴度。本实用新型的测量装置实施例利用激光源部件和位置显示部件来对待检测部件的同轴度进行检测，结构简单，成本较低；一套该同轴度测量装置可适用于多种不同直径孔轴待检测部件的同轴度检查；激光传播直线性好，特别适合大跨距轴孔类部件同轴度测量。
6.上述装置在实际使用过程中，能部分的解决激光准直测量装置结构复杂的问题，通过对激光检测的应用，解决了准直钢丝作为检测基准存在一定柔性影响检测精度的问题，但该测量装置是通过调节靠壁组件以适应不同直径的轴孔类部件的同轴度测量，需要使用磁性功能部件在待测部件的外部对整个装置进行安装和固定，同时针对不同直径的轴孔类部件，需要对整个装置进行调整，增加了安装与调节难度，而且极有可能受到待检测部件表面特征的影响，使测量结果不准确，且上述装置是通过位置显示部件接收基准激光束，从刻度盘上直接读出两个待检测部件的同轴度，无法对孔夹角进行精确测量，且容易产生
误差。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种同轴度激光检测装置，本实用新型能够很好地解决现有方法存在基准精度差、检测效率低、操控性差的技术问题，从而提高检测效率，降低检测成本，提高检测结果的准确性，同时，本实用新型也解决了现有技术中同轴度检测装置设备复杂、安装调节不方便的问题。
8.本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
9.一种同轴度激光检测装置，包括x、y、z三向调节机构、测量单元、数据采集与分析系统；
10.测量单元包括激光束发射器和激光探测靶；
11.x向调节机构由x轴滑台基座、x轴驱动组件组成；
12.y向调节机构由y向滑台基座、y向滑台组成；
13.z向调节机构由立柱、升降滑块组成，升降滑块穿入立柱，升降滑块包括升降滑块箱和安装座，升降滑块箱侧面与安装座固定，安装座带有一个插入固定适配器的内孔，适配器外圆与安装座内孔配合，适配器内孔与激光束发射器或激光探测靶外圆配合。
14.优选的，所述测量单元的激光束发射器或激光探测靶中心与孔中心的同心度在回转千分尺的监控下通过三向调节机构进行y、z向精确调整。
15.优选的，所述y向滑台基座为y向移动滑台基座或固定端y向滑台基座。
16.优选的，所述升降滑块箱内部安装有蜗轮—齿轮驱动机构，蜗轮—齿轮驱动机包括蜗轮—齿轮驱动手柄、蜗杆和蜗轮。
17.优选的，所述蜗轮通过传动轴串接有小齿轮，立柱设置有齿条，小齿轮与固定在立柱，侧面的齿条啮合。
18.优选的，所述安装座可在竖直面内小角度俯仰微调。
19.优选的，所述x轴滑台基座安装有端面定位块，端面定位块与x轴滑台基座轴线保持高精度垂直关系，端面定位板与孔壁端面紧密贴合。
20.优选的，所述所述x轴驱动组件为滚珠丝杠结构。
21.优选的，所述x轴滑台基座带有两个加工成“v”型的支脚。
22.优选的，所述支脚的一个端面固定有端面靠板，端面靠板与x轴滑台基座轴线保持垂直关系，与孔壁端面紧密贴合。
23.本实用新型的有益效果是：1、本实用新型中，采用激光准直轴线替代准直钢丝，以非接触方式检测与同轴度，检测精度高，提供一种大尺寸串联孔同轴度新型检测装置，模块化设计，结构紧凑小巧，可直接放置于内孔，安装调节方便，采用激光准直轴线替代准直钢丝，以非接触方式检测与同轴度，检测精度高，该装置直接放置在孔内使用，解决狭窄区域测量装置安放难题。同时，与公告号为cn201961557u专利文献相比，由于设置于孔内，无需磁性功能部件在待测部件的外部对整个装置进行安装和固定，安装与调节更加方便快捷，且能通过后续的调节对基准孔与被测孔之间的夹角做出准确测量。
24.2、本实用新型中，采用可回转内径千分尺监控三向调节装置，方便测量基准的精确调节。
25.3、本实用新型中，采用端面高精度靠板定位，装置安装方便，基准可靠。
26.4、适配器用以固定激光束发射器或测量靶，适配器内孔与激光束发射器或测量靶外圆高精度配合，
27.5、本实用新型中，所述x轴滑台基座带有两个加工成“v”型的支脚，分别与待测孔内壁成线接触，提高装置的精确度。
28.本实用新型与授权公告号为cn110186400a专利文献为代表的现有技术相比，存在明显区别：
29.虽然cn110186400a专利文献设置有x方向、y方向和z方向的伺服电机，主轴激光测距仪和尾座激光测距仪可在x方向、y方向和z方向的伺服电机的拖动下移动，但其所处的位置和所达到的效果均与本专利不同，cn110186400a专利文献中摩擦焊接同轴度精度检测装置设置在待测物体外进行同轴度检测；而本实用新型是需要先通过对x、y、z三向调节机构的使用将整个仪器放置于待测孔中，然后再进行同轴度检测，综上，cn201882265u专利和本实用新型作用的位置不同。
30.同时，cn110186400a专利和本实用新型所达到的效果也不一样，该专利文献通过三个直线运动伺服电机和一个旋转伺服电机带动两个激光测距仪，在待测物体外对主轴工件和尾座工件进行非接触测量，在水平和垂直两个方向行走适当距离，对待测物体的外部结构进行同轴检测建立坐标系，确定主轴工件和尾座工件的圆心坐标，从而得出主轴工件和尾座工件的偏差值；而本实用新型是在待测孔内部对激光束发射器和激光探测靶进行移动，通过数据采集与分析系统来得出基准孔与被测孔之间的水平距离与夹角。
31.同时，cn110186400a专利需要四个伺服电机才能达到技术效果，机构的设置与安装更加复杂，而且因为是对待测物体的外部结构进行同轴检测建立坐标系，确定主轴工件和尾座工件的圆心坐标，当待测物体的外表面发生改变或者过大时，会使检测结果产生较大误差，而本实用新型直接于待测孔内部进行测量，其所测量结果不会受到待测物体表面的影响，并且本实用新型有着设备简单、安装调节方便，检测效率高的优点。
32.因而本实用新型与该专利文件不论是从技术方案，还是所达到的技术效果上均存在明显区别。
附图说明
33.下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
34.图1为本实用新型的平行偏差测量示意图；
35.图2为本实用新型的角度偏差测量原理示意图；
36.图3为本实用新型的测量原理示意图
37.图4为测量装置部分结构示意图；
38.图5为单孔中心对中测量示意图；
39.图6为装置结构示意图；
40.图7为装置应用于串联孔同轴度检测示意图。
41.图中标记：
42.1、x轴滑台基座，2、端面靠板，3、x轴向滚珠丝杠驱动组件，4、手柄，5、移动端y轴滑
台基座，6、y向滑台，7、激光束发射器，8、千分尺安装环，9、内径千分尺，10、被测孔，11、测量靶，12、升降滑块，13、蜗轮—齿轮驱动机构，14、齿条，15、立柱，16、固定端y轴滑台基座，17、适配器，18、滑块箱，19、安装座，20、小齿轮，21、蜗轮，22、蜗杆，23、蜗轮—齿轮驱动手柄。
具体实施方式
43.实施例1
44.作为本实用新型一较佳实施方式，本实用新型包括一种同轴度激光检测装置，包括x、y、z三向调节机构、测量单元、数据采集与分析系统；测量单元包括激光束发射器7和激光探测靶；x向调节机构由x轴滑台基座1、x轴滚珠丝杠驱动组件组成；y向调节机构由y向滑台6基座、y向滑台6组成；z向调节机构由立柱15、升降滑块12组成，升降滑块12穿入立柱15，升降滑块12包括升降滑块12箱18和安装座19，测量单元的激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心的同心度在回转千分尺的监控下通过三向调节机构进行y、z向精确调整，y向滑台6基座为y向移动滑台基座，由立柱15与横向滑台组成的y/z向调节装置固定安装在纵向滑台座尾端用为固定测量端，升降滑块12箱18内部安装有蜗轮—齿轮驱动机构13，蜗轮—齿轮驱动机构13包括蜗轮—齿轮驱动手柄23、蜗杆22和蜗轮21，蜗轮21通过传动轴串接有小齿轮20，立柱15设置有齿条14，小齿轮20与固定在立柱15，侧面的齿条14啮合，x轴滑台基座1安装有端面定位块，端面定位块与x轴滑台基座1轴线保持高精度垂直关系，端面定位板与孔壁端面紧密贴合，升降滑块12箱18侧面与安装座19固定，安装座19带有一个插入固定适配器17的内孔，适配器17外圆与安装座19内孔配合，适配器17内孔与激光束发射器7或激光探测靶外圆配合，x轴滑台基座1带有两个加工成“v”型的支脚，支脚的一个端面固定有端面靠板2，端面靠板2与x轴滑台基座1轴线保持垂直关系，与孔壁端面紧密贴合。
45.该装置测量单元的激光束发射器7与激光探测靶安装该装置的固定端，放入基准孔中，调节激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心重合，调整激光束俯仰角与探测靶中心重合后，以激光束代表该孔的轴线；将另一套该装置放置在被测孔10中进行调节，以激光束代表该孔的轴线。然后，将激光束发射器7插入在基准孔检测装置的竖向滑块安装孔，另将激光探测靶插入被测孔10侧检测装置的竖向滑块安装孔。激光束代表基准孔轴线，照在探测靶的光斑与靶中心的偏移量即为两的同轴度偏差，由计算机及软件系统进行数据采集与分析完成并形成报告。
46.实施例2
47.作为本实用新型的最佳实施方式，参照说明书附图6，本实用新型包括一种同轴度激光检测装置，包括x、y、z三向调节机构、测量单元、数据采集与分析系统，测量单元包括激光束发射器7和激光探测靶，x向调节机构由x轴滑台基座1、x轴滚珠丝杠驱动组件组成，y向调节机构由y向滑台6基座、y向滑台6组成，z向调节机构由立柱15、升降滑块12组成，升降滑块12穿入立柱15，升降滑块12包括升降滑块12箱18和安装座19，测量单元的激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心的同心度在回转千分尺的监控下通过三向调节机构进行y、z向精确调整，y向滑台6基座为y向移动滑台基座和固定端y向滑台6基座，升降滑块12箱18内部安装有蜗轮—齿轮驱动机构13，蜗轮—齿轮驱动机构13包括蜗轮—齿轮驱动手柄23、蜗杆22和蜗轮21，所述蜗轮21通过传动轴串接有小齿轮20，立柱15设置有齿条14，小齿轮20与固定在立柱15，侧面的齿条14啮合，安装座19可在竖直面内小角度俯仰微调，x轴滑台基座1安
装有端面定位块，端面定位块与x轴滑台基座1轴线保持高精度垂直关系，端面定位板与孔壁端面紧密贴合，升降滑块12箱18侧面与安装座19固定，安装座19带有一个插入固定适配器17的内孔，适配器17外圆与安装座19内孔配合，适配器17内孔与激光束发射器7或激光探测靶外圆配合，x轴滑台基座1带有两个加工成“v”型的支脚，支脚的一个端面固定有端面靠板2，端面靠板2与x轴滑台基座1轴线保持垂直关系，与孔壁端面紧密贴合。
48.将该装置测量单元的激光束发射器7与激光探测靶分别安装该装置的移动端和固定端，放入基准孔中，调节激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心重合，调整激光束俯仰角与探测靶中心重合后，以激光束代表该孔的轴线；将另一套该装置放置在被测孔10中进行调节，以激光束代表该孔的轴线。然后，将激光束发射器7插入在基准孔检测装置固定端的竖向滑块安装孔，另将激光探测靶插入被测孔10侧检测装置的移动端的竖向滑块安装孔。激光束代表基准孔轴线，照在探测靶的光斑与靶中心的偏移量即为两的同轴度偏差，激光束发射器7不动，平稳摇动被测孔10检测装置x轴滚珠丝杠，带动x轴滑台向前或向后移动探测靶距离a，光斑在探测靶上移动的距离标上的移动距离b，通过a与b的三角函数关系右计算出基准孔与被测孔10之间的夹角，由计算机及软件系统进行数据采集与分析完成并形成报告。
49.实施例3
50.作为本实用新型的另一较佳实施方式，参照说明书附图7，本实用新型包括一种同轴度激光检测装置，包括x、y、z三向调节机构、测量单元、数据采集与分析系统，测量单元包括激光束发射器7和激光探测靶，x向调节机构由x轴滑台基座1、x轴驱动组件组成，y向调节机构由y向滑台6基座、y向滑台6组成，z向调节机构由立柱15、升降滑块12组成，升降滑块12穿入立柱15，升降滑块12包括升降滑块12箱18和安装座19，测量单元的激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心的同心度在回转千分尺的监控下通过三向调节机构进行y、z向精确调整，y向滑台6基座为y向移动滑台基座，由立柱15与横向滑台组成的y/z向调节装置安装在纵向滑台上可沿x轴线移动作为移动测量端，移动测量端中心可沿x轴移动形成与x轴平行的轴线，测量单元轴线与x轴的平行度通过调节适配器17俯仰角进行微调，升降滑块12箱18内部安装有小型电动推杆，安装座19可在竖直面内小角度俯仰微调，x轴滑台基座1安装有端面定位块，端面定位块与x轴滑台基座1轴线保持高精度垂直关系，端面定位板与孔壁端面紧密贴合，升降滑块12箱18侧面与安装座19固定，安装座19带有一个插入固定适配器17的内孔，适配器17外圆与安装座19内孔配合，适配器17内孔与激光束发射器7或激光探测靶外圆配合，x轴驱动组件由齿轮与齿条14组成，x轴滑台基座1带有两个加工成“v”型的支脚，支脚的一个端面固定有端面靠板2，端面靠板2与x轴滑台基座1轴线保持垂直关系，与孔壁端面紧密贴合。
51.将该装置测量单元的激光束发射器7与激光探测靶分别安装该装置的移动端，放入基准孔中，调节激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心重合，调整激光束俯仰角与探测靶中心重合后，以激光束代表该孔的轴线；将另一套该装置放置在被测孔10中进行调节，以激光束代表该孔的轴线。然后，将激光束发射器7插入在基准孔检测装置固定端的竖向滑块安装孔，另将激光探测靶插入被测孔10侧检测装置的移动端的竖向滑块安装孔。激光束代表基准孔轴线，照在探测靶的光斑与靶中心的偏移量即为两的同轴度偏差，激光束发射器7不动，平稳摇动被测孔10检测装置x轴滚珠丝杠，带动x轴滑台向前或向后移动探测靶距
离a，光斑在探测靶上移动的距离标上的移动距离b，通过a与b的三角函数关系右计算出基准孔与被测孔10之间的夹角，由计算机及软件系统进行数据采集与分析完成并形成报告。
52.实施例4
53.作为本实用新型又一较佳实施方式，本实用新型包括一种同轴度激光检测装置，包括x、y、z三向调节机构、测量单元、数据采集与分析系统，测量单元包括激光束发射器7和激光探测靶，x向调节机构由x轴滑台基座1、x轴滚珠丝杠驱动组件组成，y向调节机构由y向滑台6基座、y向滑台6组成，z向调节机构由立柱15、升降滑块12组成，升降滑块12穿入立柱15，升降滑块12包括升降滑块12箱18和安装座19，测量单元的激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心的同心度在回转千分尺的监控下通过三向调节机构进行y、z向精确调整，y向滑台6基座为y向移动滑台基座和固定端y向滑台6基座，升降滑块12箱18内部安装有蜗轮—齿轮驱动机构13，蜗轮—齿轮驱动机构13包括蜗轮—齿轮驱动手柄23、蜗杆22和蜗轮21，所述蜗轮21通过传动轴串接有小齿轮20，立柱15设置有齿条14，小齿轮20与固定在立柱15，侧面的齿条14啮合，安装座19可在竖直面内小角度俯仰微调，x轴滑台基座1安装有端面定位块，端面定位块与x轴滑台基座1轴线保持高精度垂直关系，端面定位板与孔壁端面紧密贴合，升降滑块12箱18侧面与安装座19固定，安装座19带有一个插入固定适配器17的内孔，适配器17外圆与安装座19内孔配合，适配器17内孔与激光束发射器7或激光探测靶外圆配合。
54.将该装置测量单元的激光束发射器7与激光探测靶分别安装该装置的移动端和固定端，放入基准孔中，调节激光束发射器7或激光探测靶中心与孔中心重合，调整激光束俯仰角与探测靶中心重合后，以激光束代表该孔的轴线；将另一套该装置放置在被测孔10中进行调节，以激光束代表该孔的轴线。然后，将激光束发射器7插入在基准孔检测装置固定端的竖向滑块安装孔，另将激光探测靶插入被测孔10侧检测装置的移动端的竖向滑块安装孔。激光束代表基准孔轴线，照在探测靶的光斑与靶中心的偏移量即为两的同轴度偏差，激光束发射器7不动，平稳摇动被测孔10检测装置x轴滚珠丝杠，带动x轴滑台向前或向后移动探测靶距离a，光斑在探测靶上移动的距离标上的移动距离b，通过a与b的三角函数关系右计算出基准孔与被测孔10之间的夹角，由计算机及软件系统进行数据采集与分析完成并形成报告。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。