基于光學放大原理的機械零件尺寸檢測技術

劉昆,房振峰,檀學瑩

(機科發展科技股份有限公司,北京 100044)

基于光學放大原理的機械零件尺寸檢測技術

劉昆,房振峰,檀學瑩

(機科發展科技股份有限公司,北京 100044)

傳統的機械零件尺寸檢測技術存在著效率低下、精確度不高、檢測誤差大的弊端,針對這些弊端,提出了一種增強機械零件檢測技術的措施,能夠做到提高效率,保證精確度和減小誤差的目的.該套設計措施主要包括儀器的底座、檢測的裝置、水平儀器等幾部分構成.對該系統做了詳細的說明,對檢測光路的設計進行分析,對系統誤差進行了評測,該套測試系統的合格率高達95%,比傳統的方案要更精確,也更高效.因此該檢測技術具有效率高、精確度準確、檢測誤差小等優點.

光學;機械零件;檢測技術

隨著機械設備加工平臺的不斷改進完善,該平臺具有大批量、專一化的特點,對機械零件的更換也提出了更高的要求,所以,對于機械設備的檢測就顯得更為重要了.在機械設備的檢測中,最重要的是機械設備尺寸的測量和檢測,機械設備尺寸測量的結果直接關系到機械設備的合格率,可以說機械設備的尺寸是衡量設備合格與否的指定標準之一.但這么重要的衡量標準,并不是很完善,目前為止還是采用人工抽樣調查的方式進行檢測,不僅效率低下,而且檢測結果也會有不準確的風險.隨著測量技術的發展,國家將該區域的科研工作進行了完善,保證了測量技術發展的完善.

1 光學測量技術應用在機械零件檢測中

如今對光學測量技術越來越多運用在機械零件的檢測中,真正做到實用起來了,在實際應用過程中,變得越來越重要,發揮的作用也是越來越大.然而光學測量是一門專業性很強的學科,國家也在大力支持此項技術.鼓勵一些研究機構的發展、鼓勵相關企業進行系統的開發和改進,以達到一些圖像測量系統軟件和函數庫共同發揮作用的目的,提供一些常用的算法和工具.目前還存在一些不足,也就是說單一的一套圖像測量系統只能針對相對單一的一種檢測任務,相對于檢測工程這方面來看,幾乎沒有一種測量系統是通用的.針對于這種情況,尺寸的測量、表面的檢測、目標的分類構成了機械檢測的光學測量.

光學測量的機械檢測技術大概可分為以下幾種:一是精確測范圍,測量的范圍由點向面過渡,達到精確的程度,就是由機械零件長度相對精密的測量過渡到機械零件相對復雜外形的精密測量;二是提高機器設備的檢測速度,在保證設備檢測的精度,還要突出檢測過程中存在的問題,在此檢測過程中,測量的方法從由線內測量法過渡到線外測量,測量的結果可以對機械加工的過程作出詳細的評價;三是提高測量精度,檢測對象由微米級向納米級過渡.

總之,現代工業的快速發展對于工業檢測的現場要求也越來越高,也提高了對于機械零件的幾何尺寸測量技術的高精度,光學檢測不僅僅是機械檢測的發展需求,同時也是衡量未來測量技術實力的重要指標.

2 零件尺寸的檢測原理和整體的設計方案

2.1 檢測原理

光束在直孔實驗設備的作用下,以很細的光線射到紙板上,又經過凹凸鏡的折射到達紙板上,形成了一個圓形亮點位于凹凸鏡中心線上,當基準孔與凹凸金的中心線有偏差時,就說明檢測對象的高度與檢測的基準高度存在著偏差,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,圓點的偏差比實際上要大得多.

2.2 整體方案的設計

整體方案設計大概概括為以下幾個流程,首先,是檢測的準備,主要包括儀器的準備;其次,為調節儀器的水平高度和儀器的設置;然后,將被檢測的零件送到檢測區進行專業的檢測;最后,根據檢測結果確定零件是否合格,如果合格,則作為合格產品使用,如果不合格那就作為不合格的產品進行回收.

3 檢測結構設計

3.1 各部件的功能分析

底座由四個方向的錐體測頭構成,并均勻的分布在底座上,具有固定整個裝置和調節檢測儀器高度的作用.準直孔的作用是為了射出一條直線單色光束,為整個系統起到了一定的作用.支撐桿、檢測入位板、凹透鏡及復位彈簧等組成了檢測裝置軌.支撐桿是可以來回移動的,但是需要運用滑軌來操作,支撐桿可以調節刻度尺與凹透鏡之間的距離.水泡水平儀應當設置在該檢測儀底座儀器區,為了防止不必要的故障發生,要緩慢調節活動測頭,并觀察水泡處于的位置是否是中間區域,如果不是中間區域,可以再繼續調解儀器,直到使整個裝置的位置達到水平的程度.刻度尺與檢測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,我們可以通過遙控部件檢測出不合格物件,然后在檢測完畢后自動地將不合格的彈出到卸載區域,將不合格的物件進行自動篩除,達到提高物件合格率的目的.我們也可以稱之為監測點就是刻度尺上的極端位置,從而確定檢測時是否合格,也可以根據兩邊界點來判定零件是否合格.

3.2 各部件之間的工作過程

在整個工作的過程中,我們要對此工程進行必要的準備.首先,進行檢測裝置的校準,我們可以把底座當做基點.調節檢測裝置上的旋鈕,把一個物件放在檢測入位的板下,再調節精密微動螺旋桿,把準直孔調到適當的高度,這時候要保證使凹透鏡中心恰好透過準直孔內,隨后將刻度尺垂直的位置記錄下來,并且將精密微動螺旋桿固定在相應的位置.然后將檢測入位板下的標準件取出,并將檢測裝置固定在滑軌上的某一位置.運用光學放大原理的機械零件尺寸檢測技術中已經將上述步驟調節完畢,然后將偏差比較大的物件可以分別放在檢測入位板下,當凹透鏡上下移動時,這個時候光線會射到凹透鏡,然后發生折射現象,光線會射到刻度尺上,由于物件誤差的原因,在刻度尺上下位置出現極限偏差的范圍內為零件合格區域,可以將其標注以便分辨.當檢測的準備工作完成以后,下邊就是進行被測零件放到傳送帶的步驟,該步驟相對簡單,只要按照固定的位置進行安放,然后保證被測物品不會在傳送帶傳送的過程中發生掉落的現象即可.當把檢測物按照程序放到檢測板上以后,可能是零件誤差的原因,會造成檢測板上下移動現象的發生,然后帶來凹透鏡微動的現象,這時候產生的數據存在著不準確的特性,所以不要按照現在的數據統計進行分析.這時要讓光線能射到預先準備的刻度尺上,然后觀察光線落在刻度尺的位置,并記錄下來.如果光線在刻度尺的區域內,就可以判定是符合要求的,如果光線不在刻度尺的區域內,最后可以判定是不符合要求的,當判定的不合格的物件出現時,這時我們就需要啟動卸載的裝置,卸載裝置會將不合格的物件進行分類,從而達到快速篩選物品.可以根據不同的高度進行上下調節來確定偏差,達到最后所需的精度.

通過以上簡述,可得出此檢測系統通過儀器水平的調整和儀器的設置以后,可以檢測出零件的高度.采用上下偏差相等的方法來分析對光路.這樣不僅節省時間,也將轉化的過程變得更簡單,而且提高了光路系統的分析與的速度,為計算帶來很大的方便.

4 結語

通過以上實驗數據的整理以及所敘述的觀點,可以得出光學放大原理設計的機械零件尺寸檢測儀,具有操作方便、結構簡單、降低檢測成本的優勢,所以光學放大原理設計的機械尺寸檢測儀對整個機械測量起到了促進的作用.光學放大原理設計的機械尺寸檢測儀與傳統的檢測儀器相比,該檢測儀不僅可以用于單件檢測,也可以進行多件的檢測,還可以提高工作效率,保證檢測的準確性,促進了測量儀器的發展.可能在使用的過程中還欠缺一些經驗,隨著科技技術的進步,以及測量專業技術人員的的鉆研,該技術會得到快速發展.

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1671-0711(2017)11(下)-0080-02