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小R角

发布时间:2017/07/13
小R角

  技术领域:
  
  本系统涉及到一种采用光学系统定位工件曲面表面法线方向的方法及装置。该技术可以广泛应用到需要对曲面表面法线进行定位的场合。尤其适合对小曲率半径曲面的表面法线进行定位,定位精度达到了0.05mm。
  
  背景技术:
  
  在很多工程测量领域中,都需要对测量点的表面法线方向进行精确定位,随着对测量数据要求及测量设备精度的不断提高,被测量点的尺寸越来越小,对测量点的表面法线方向定位越来越困难。比如说在工业测量中的X射线残余应力检测。
  
  在X射线残余应力检测中,因为测量点要严格处于X射线光源和探测器的旋转中心,X射线初始入射方向要严格垂直于被测点平面,即与被测点的法线方向严格一致。
  
  在汽车行业中,以往由于受到X射线光源尺寸及强度的限制,光斑尺寸很难小于Φ1mm,同时采用平行光路,X射线入射线与被测点法线方向的存在一定的偏差尚可接受,对被测点法线方向的定位精度要求不高。现在随着加工技术的进步,光斑可以达到Φ0.5mm或更小,同时采用了聚焦光路,X射线初始入射方向与被测点法线方向稍有偏差,就会引起很大的误差。同时汽车工件的尺寸越来越小,形状也越来越复杂,要求被测量点的残余应力指标也越来越高,因此对法线方向的定位精度要求非常高。
  
  图1被测工件法线方向定位示意图图2被测工件法线方向定位实物图
  
  反射镜a是中间有平面反射镜片的平行玻璃块,将反射镜a放在工件上,只有当工件上的反射镜a与校准杆c垂直时,即校准杆与工件被测点法线方向重合时,从校准杆上端的与c成45o角的反射镜b上可以看到反射镜a的完整反射像。通过反复调整被测工件的角度,直至在b中看到a的完整反射像,即可完成测量点法线方向的定位。
  
  但由于测量曲率半径较小的工件,很难使反射镜a与工件表面重合,当然也无法准确完成测量点法线方向的定位。
  
  本系统提供了一种采用光学系统定位工件曲面表面法线方向的方法及装置。它包含光学光源、光斑采集放大装置、光斑数据处理及分析系统。通过对照射到工件表面测量点上的光斑的分析,实现对工件曲面表面法线方向的定位。可以广泛应用到需要对曲面的表面法线进行定位的测量场合。尤其适合对小曲率半径曲面的表面法线进行定位。
  
  任何复杂曲面可成近似成多个球面、柱面及平面的集合。分析曲面上测量点光斑的位置、形状或面积等参数特性,找到光斑的极值,即可确定入射的光线方向为该测量点的曲面法线方向。
  
  本系统确定了一种采用光学系统定位工件曲面表面法线方向的方法及装置。实现了对工件曲面表面法线方向上的定位,从而使对需要工件曲面法线方向定位的测量变成了可能,弥补了此方面测量的空白,意义重大。
  
  具体实例
  
  对于一汽技术中心和一汽集团减速器分厂使用的芬兰出品XTREESS3000型X射线应力仪,通过图3所示的布置方式,完成对工件测量点法线方向的定位。
  
  组成及定位方案:
  
  1、采用点和线激光光源双光源系统和双光斑采集放大系统;
  
  2.光斑采集放大装置由CCD接收器和光学放大镜头组成。
  
  3、采用图像采集计算分析系统对光斑的极值进行分析;
  
  4、采用六自由度工作台对工件进行位置调整。
  
  安装方式:固定架通过螺栓连接在原设备上;充分利用原有设备的连接孔,未对原设备进行任何改变,避免了不必要的麻烦。
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