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小R角

發布時間:2017/07/13
小R角

  技術領域:
  
  本系統涉及到一種采用光學系統定位工件曲面表面法線方向的方法及裝置。該技術可以廣泛應用到需要對曲面表面法線進行定位的場合。尤其適合對小曲率半徑曲面的表面法線進行定位,定位精度達到了0.05mm。
  
  背景技術:
  
  在很多工程測量領域中,都需要對測量點的表面法線方向進行精確定位,隨著對測量數據要求及測量設備精度的不斷提高,被測量點的尺寸越來越小,對測量點的表面法線方向定位越來越困難。比如說在工業測量中的X射線殘余應力檢測。
  
  在X射線殘余應力檢測中,因為測量點要嚴格處于X射線光源和探測器的旋轉中心,X射線初始入射方向要嚴格垂直于被測點平面,即與被測點的法線方向嚴格一致。
  
  在汽車行業中,以往由于受到X射線光源尺寸及強度的限制,光斑尺寸很難小于Φ1mm,同時采用平行光路,X射線入射線與被測點法線方向的存在一定的偏差尚可接受,對被測點法線方向的定位精度要求不高。現在隨著加工技術的進步,光斑可以達到Φ0.5mm或更小,同時采用了聚焦光路,X射線初始入射方向與被測點法線方向稍有偏差,就會引起很大的誤差。同時汽車工件的尺寸越來越小,形狀也越來越復雜,要求被測量點的殘余應力指標也越來越高,因此對法線方向的定位精度要求非常高。
  
  圖1被測工件法線方向定位示意圖圖2被測工件法線方向定位實物圖
  
  反射鏡a是中間有平面反射鏡片的平行玻璃塊,將反射鏡a放在工件上,只有當工件上的反射鏡a與校準桿c垂直時,即校準桿與工件被測點法線方向重合時,從校準桿上端的與c成45o角的反射鏡b上可以看到反射鏡a的完整反射像。通過反復調整被測工件的角度,直至在b中看到a的完整反射像,即可完成測量點法線方向的定位。
  
  但由于測量曲率半徑較小的工件,很難使反射鏡a與工件表面重合,當然也無法準確完成測量點法線方向的定位。
  
  本系統提供了一種采用光學系統定位工件曲面表面法線方向的方法及裝置。它包含光學光源、光斑采集放大裝置、光斑數據處理及分析系統。通過對照射到工件表面測量點上的光斑的分析,實現對工件曲面表面法線方向的定位。可以廣泛應用到需要對曲面的表面法線進行定位的測量場合。尤其適合對小曲率半徑曲面的表面法線進行定位。
  
  任何復雜曲面可成近似成多個球面、柱面及平面的集合。分析曲面上測量點光斑的位置、形狀或面積等參數特性,找到光斑的極值,即可確定入射的光線方向為該測量點的曲面法線方向。
  
  本系統確定了一種采用光學系統定位工件曲面表面法線方向的方法及裝置。實現了對工件曲面表面法線方向上的定位,從而使對需要工件曲面法線方向定位的測量變成了可能,彌補了此方面測量的空白,意義重大。
  
  具體實例
  
  對于一汽技術中心和一汽集團減速器分廠使用的芬蘭出品XTREESS3000型X射線應力儀,通過圖3所示的布置方式,完成對工件測量點法線方向的定位。
  
  組成及定位方案:
  
  1、采用點和線激光光源雙光源系統和雙光斑采集放大系統;
  
  2.光斑采集放大裝置由CCD接收器和光學放大鏡頭組成。
  
  3、采用圖像采集計算分析系統對光斑的極值進行分析;
  
  4、采用六自由度工作臺對工件進行位置調整。
  
  安裝方式:固定架通過螺栓連接在原設備上;充分利用原有設備的連接孔,未對原設備進行任何改變,避免了不必要的麻煩。
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