基于光學(xué)放大原理的機(jī)械零件尺寸檢測(cè)技術(shù)

劉昆,房振峰,檀學(xué)瑩

(機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司,北京 100044)

基于光學(xué)放大原理的機(jī)械零件尺寸檢測(cè)技術(shù)

劉昆,房振峰,檀學(xué)瑩

(機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司,北京 100044)

傳統(tǒng)的機(jī)械零件尺寸檢測(cè)技術(shù)存在著效率低下、精確度不高、檢測(cè)誤差大的弊端,針對(duì)這些弊端,提出了一種增強(qiáng)機(jī)械零件檢測(cè)技術(shù)的措施,能夠做到提高效率,保證精確度和減小誤差的目的.該套設(shè)計(jì)措施主要包括儀器的底座、檢測(cè)的裝置、水平儀器等幾部分構(gòu)成.對(duì)該系統(tǒng)做了詳細(xì)的說(shuō)明,對(duì)檢測(cè)光路的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行了評(píng)測(cè),該套測(cè)試系統(tǒng)的合格率高達(dá)95%,比傳統(tǒng)的方案要更精確,也更高效.因此該檢測(cè)技術(shù)具有效率高、精確度準(zhǔn)確、檢測(cè)誤差小等優(yōu)點(diǎn).

光學(xué);機(jī)械零件;檢測(cè)技術(shù)

隨著機(jī)械設(shè)備加工平臺(tái)的不斷改進(jìn)完善,該平臺(tái)具有大批量、專一化的特點(diǎn),對(duì)機(jī)械零件的更換也提出了更高的要求,所以,對(duì)于機(jī)械設(shè)備的檢測(cè)就顯得更為重要了.在機(jī)械設(shè)備的檢測(cè)中,最重要的是機(jī)械設(shè)備尺寸的測(cè)量和檢測(cè),機(jī)械設(shè)備尺寸測(cè)量的結(jié)果直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的合格率,可以說(shuō)機(jī)械設(shè)備的尺寸是衡量設(shè)備合格與否的指定標(biāo)準(zhǔn)之一.但這么重要的衡量標(biāo)準(zhǔn),并不是很完善,目前為止還是采用人工抽樣調(diào)查的方式進(jìn)行檢測(cè),不僅效率低下,而且檢測(cè)結(jié)果也會(huì)有不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn).隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,國(guó)家將該區(qū)域的科研工作進(jìn)行了完善,保證了測(cè)量技術(shù)發(fā)展的完善.

1 光學(xué)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械零件檢測(cè)中

如今對(duì)光學(xué)測(cè)量技術(shù)越來(lái)越多運(yùn)用在機(jī)械零件的檢測(cè)中,真正做到實(shí)用起來(lái)了,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,變得越來(lái)越重要,發(fā)揮的作用也是越來(lái)越大.然而光學(xué)測(cè)量是一門(mén)專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)科,國(guó)家也在大力支持此項(xiàng)技術(shù).鼓勵(lì)一些研究機(jī)構(gòu)的發(fā)展、鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和改進(jìn),以達(dá)到一些圖像測(cè)量系統(tǒng)軟件和函數(shù)庫(kù)共同發(fā)揮作用的目的,提供一些常用的算法和工具.目前還存在一些不足,也就是說(shuō)單一的一套圖像測(cè)量系統(tǒng)只能針對(duì)相對(duì)單一的一種檢測(cè)任務(wù),相對(duì)于檢測(cè)工程這方面來(lái)看,幾乎沒(méi)有一種測(cè)量系統(tǒng)是通用的.針對(duì)于這種情況,尺寸的測(cè)量、表面的檢測(cè)、目標(biāo)的分類(lèi)構(gòu)成了機(jī)械檢測(cè)的光學(xué)測(cè)量.

光學(xué)測(cè)量的機(jī)械檢測(cè)技術(shù)大概可分為以下幾種:一是精確測(cè)范圍,測(cè)量的范圍由點(diǎn)向面過(guò)渡,達(dá)到精確的程度,就是由機(jī)械零件長(zhǎng)度相對(duì)精密的測(cè)量過(guò)渡到機(jī)械零件相對(duì)復(fù)雜外形的精密測(cè)量;二是提高機(jī)器設(shè)備的檢測(cè)速度,在保證設(shè)備檢測(cè)的精度,還要突出檢測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題,在此檢測(cè)過(guò)程中,測(cè)量的方法從由線內(nèi)測(cè)量法過(guò)渡到線外測(cè)量,測(cè)量的結(jié)果可以對(duì)機(jī)械加工的過(guò)程作出詳細(xì)的評(píng)價(jià);三是提高測(cè)量精度,檢測(cè)對(duì)象由微米級(jí)向納米級(jí)過(guò)渡.

總之,現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)于工業(yè)檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)要求也越來(lái)越高,也提高了對(duì)于機(jī)械零件的幾何尺寸測(cè)量技術(shù)的高精度,光學(xué)檢測(cè)不僅僅是機(jī)械檢測(cè)的發(fā)展需求,同時(shí)也是衡量未來(lái)測(cè)量技術(shù)實(shí)力的重要指標(biāo).

2 零件尺寸的檢測(cè)原理和整體的設(shè)計(jì)方案

2.1 檢測(cè)原理

光束在直孔實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用下,以很細(xì)的光線射到紙板上,又經(jīng)過(guò)凹凸鏡的折射到達(dá)紙板上,形成了一個(gè)圓形亮點(diǎn)位于凹凸鏡中心線上,當(dāng)基準(zhǔn)孔與凹凸金的中心線有偏差時(shí),就說(shuō)明檢測(cè)對(duì)象的高度與檢測(cè)的基準(zhǔn)高度存在著偏差,由于凹凸鏡具有折射的作用,所以光線與水平方向就存在偏差,圓點(diǎn)的偏差比實(shí)際上要大得多.

2.2 整體方案的設(shè)計(jì)

整體方案設(shè)計(jì)大概概括為以下幾個(gè)流程,首先,是檢測(cè)的準(zhǔn)備,主要包括儀器的準(zhǔn)備;其次,為調(diào)節(jié)儀器的水平高度和儀器的設(shè)置;然后,將被檢測(cè)的零件送到檢測(cè)區(qū)進(jìn)行專業(yè)的檢測(cè);最后,根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定零件是否合格,如果合格,則作為合格產(chǎn)品使用,如果不合格那就作為不合格的產(chǎn)品進(jìn)行回收.

3 檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 各部件的功能分析

底座由四個(gè)方向的錐體測(cè)頭構(gòu)成,并均勻的分布在底座上,具有固定整個(gè)裝置和調(diào)節(jié)檢測(cè)儀器高度的作用.準(zhǔn)直孔的作用是為了射出一條直線單色光束,為整個(gè)系統(tǒng)起到了一定的作用.支撐桿、檢測(cè)入位板、凹透鏡及復(fù)位彈簧等組成了檢測(cè)裝置軌.支撐桿是可以來(lái)回移動(dòng)的,但是需要運(yùn)用滑軌來(lái)操作,支撐桿可以調(diào)節(jié)刻度尺與凹透鏡之間的距離.水泡水平儀應(yīng)當(dāng)設(shè)置在該檢測(cè)儀底座儀器區(qū),為了防止不必要的故障發(fā)生,要緩慢調(diào)節(jié)活動(dòng)測(cè)頭,并觀察水泡處于的位置是否是中間區(qū)域,如果不是中間區(qū)域,可以再繼續(xù)調(diào)解儀器,直到使整個(gè)裝置的位置達(dá)到水平的程度.刻度尺與檢測(cè)裝置之間裝有的遙控部件和彈簧,遙控部件和彈簧部件可以稱之為卸載裝置.遙控部件具有控制彈簧的作用,我們可以通過(guò)遙控部件檢測(cè)出不合格物件,然后在檢測(cè)完畢后自動(dòng)地將不合格的彈出到卸載區(qū)域,將不合格的物件進(jìn)行自動(dòng)篩除,達(dá)到提高物件合格率的目的.我們也可以稱之為監(jiān)測(cè)點(diǎn)就是刻度尺上的極端位置,從而確定檢測(cè)時(shí)是否合格,也可以根據(jù)兩邊界點(diǎn)來(lái)判定零件是否合格.

3.2 各部件之間的工作過(guò)程

在整個(gè)工作的過(guò)程中,我們要對(duì)此工程進(jìn)行必要的準(zhǔn)備.首先,進(jìn)行檢測(cè)裝置的校準(zhǔn),我們可以把底座當(dāng)做基點(diǎn).調(diào)節(jié)檢測(cè)裝置上的旋鈕,把一個(gè)物件放在檢測(cè)入位的板下,再調(diào)節(jié)精密微動(dòng)螺旋桿,把準(zhǔn)直孔調(diào)到適當(dāng)?shù)母叨?這時(shí)候要保證使凹透鏡中心恰好透過(guò)準(zhǔn)直孔內(nèi),隨后將刻度尺垂直的位置記錄下來(lái),并且將精密微動(dòng)螺旋桿固定在相應(yīng)的位置.然后將檢測(cè)入位板下的標(biāo)準(zhǔn)件取出,并將檢測(cè)裝置固定在滑軌上的某一位置.運(yùn)用光學(xué)放大原理的機(jī)械零件尺寸檢測(cè)技術(shù)中已經(jīng)將上述步驟調(diào)節(jié)完畢,然后將偏差比較大的物件可以分別放在檢測(cè)入位板下,當(dāng)凹透鏡上下移動(dòng)時(shí),這個(gè)時(shí)候光線會(huì)射到凹透鏡,然后發(fā)生折射現(xiàn)象,光線會(huì)射到刻度尺上,由于物件誤差的原因,在刻度尺上下位置出現(xiàn)極限偏差的范圍內(nèi)為零件合格區(qū)域,可以將其標(biāo)注以便分辨.當(dāng)檢測(cè)的準(zhǔn)備工作完成以后,下邊就是進(jìn)行被測(cè)零件放到傳送帶的步驟,該步驟相對(duì)簡(jiǎn)單,只要按照固定的位置進(jìn)行安放,然后保證被測(cè)物品不會(huì)在傳送帶傳送的過(guò)程中發(fā)生掉落的現(xiàn)象即可.當(dāng)把檢測(cè)物按照程序放到檢測(cè)板上以后,可能是零件誤差的原因,會(huì)造成檢測(cè)板上下移動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生,然后帶來(lái)凹透鏡微動(dòng)的現(xiàn)象,這時(shí)候產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存在著不準(zhǔn)確的特性,所以不要按照現(xiàn)在的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析.這時(shí)要讓光線能射到預(yù)先準(zhǔn)備的刻度尺上,然后觀察光線落在刻度尺的位置,并記錄下來(lái).如果光線在刻度尺的區(qū)域內(nèi),就可以判定是符合要求的,如果光線不在刻度尺的區(qū)域內(nèi),最后可以判定是不符合要求的,當(dāng)判定的不合格的物件出現(xiàn)時(shí),這時(shí)我們就需要啟動(dòng)卸載的裝置,卸載裝置會(huì)將不合格的物件進(jìn)行分類(lèi),從而達(dá)到快速篩選物品.可以根據(jù)不同的高度進(jìn)行上下調(diào)節(jié)來(lái)確定偏差,達(dá)到最后所需的精度.

通過(guò)以上簡(jiǎn)述,可得出此檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)儀器水平的調(diào)整和儀器的設(shè)置以后,可以檢測(cè)出零件的高度.采用上下偏差相等的方法來(lái)分析對(duì)光路.這樣不僅節(jié)省時(shí)間,也將轉(zhuǎn)化的過(guò)程變得更簡(jiǎn)單,而且提高了光路系統(tǒng)的分析與的速度,為計(jì)算帶來(lái)很大的方便.

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理以及所敘述的觀點(diǎn),可以得出光學(xué)放大原理設(shè)計(jì)的機(jī)械零件尺寸檢測(cè)儀,具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低檢測(cè)成本的優(yōu)勢(shì),所以光學(xué)放大原理設(shè)計(jì)的機(jī)械尺寸檢測(cè)儀對(duì)整個(gè)機(jī)械測(cè)量起到了促進(jìn)的作用.光學(xué)放大原理設(shè)計(jì)的機(jī)械尺寸檢測(cè)儀與傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器相比,該檢測(cè)儀不僅可以用于單件檢測(cè),也可以進(jìn)行多件的檢測(cè),還可以提高工作效率,保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性,促進(jìn)了測(cè)量?jī)x器的發(fā)展.可能在使用的過(guò)程中還欠缺一些經(jīng)驗(yàn),隨著科技技術(shù)的進(jìn)步,以及測(cè)量專業(yè)技術(shù)人員的的鉆研,該技術(shù)會(huì)得到快速發(fā)展.

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