專利名稱：基于光杠桿的擺角精密測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及精密檢測裝置技術領域，尤其涉及基于光杠桿的擺角精 密測量裝置。
背景技術：
隨著制造技術的不斷進步，精密制造及檢測技術應用越來越廣泛。如機 床精度校準，精密平臺偏角測量，高精度小位移測量，熱變形測量，微調裝 置精度校準等。
在微小位移、角位移測量領域，通常通過對微小位移或角度進行放大， 從而達到精確測量的目的。現有技術中，通過機械傳動放大的方法對待測平 臺的偏擺進行測量，如使用百分表、螺旋測微儀等，待測平臺包括分度臺、
偏轉臺等；百分表一般采用齒輪、齒條裝置將微小量進行放大。由于機械傳 動放大的方法不可避免地會出現傳動間隙，螺距誤差等問題，現有技術受外 界環境因素影響大，精度不夠高，無法滿足精密設備的檢測要求。
實用新型內容
本實用新型提供一種精度高、結構簡單的基于光杠桿的擺角精密測量裝置。
基于光杠桿的擺角精密測量裝置，包括機架、固定在待測平臺的運動部 件上的攝像頭、位于攝像頭正上方用于擋住攝像頭一側的檔光板、位于檔光 板正上方設置在機架上的線形光源、用于通過攝像頭感應線形光源而獲取線形光源變化長度和用于計算偏擺角度的數據處理設備，攝像頭與數據處理設
備電連接；其中，偏擺角度為，arctan (偏擺距離/檔光板與攝像頭的垂直距 離)，偏擺距離二線形光源變化長度x (l/光杠桿放大倍數)，光杠桿放大倍數 =檔光板與線形光源的垂直距離/檔光板與攝像頭的垂直距離。
其中，檔光板通過支持桿設置在運動部件上。
其中，檔光板滑動設置在支持桿上。'
其中，檔光板設置在機架上。
其中，檔光板滑動設置在機架上。
其中，光杠桿放大倍數不小于30。
其中，攝像頭為光功率計。
其中，機架上垂直設置有刻度尺。
其中，數據處理設備為電腦或單片機。
其中，線形光源滑動設置在機架上。
從以上的技術方案可以看出，本實用新型包括機架、固定在待測平臺的 運動部件上的攝像頭、位于攝像頭正上方用于擋住攝像頭一側的檔光板、位 于檔光板正上方設置在機架上的線形光源、用于通過攝像頭感應線形光源而 獲取線形光源變化長度和用于計算偏擺角度的數據處理設備，攝像頭與數據
處理設備電連接；其中，偏擺角度為，arctan (偏擺距離/檔光板與攝像頭的 垂直距離)，偏擺距離二線形光源變化長度x (l/光杠桿放大倍數)，光杠桿放 大倍數=檔光板與線形光源的垂直距離/檔光板與攝像頭的垂直距離。本技術 方案采用光學放大方法，而無機械傳動，因此沒有傳動間隙，螺距誤差等問 題，本實用新型放大倍數可以非常方便調節，適用范圍廣，受外界環境因素影響小，精度高，可以滿足精密設備的檢測要求，且結構簡單，生產成本低。
圖1為本實用新型檢測沒有偏擺時的結構示意圖； 圖2為本實用新型檢測發生偏擺時的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，
以下結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。
一種基于光杠桿的平臺15直線偏擺精密檢測裝置，包括機架10、固定 在待測平臺15的運動部件14上的攝像頭16、位于攝像頭16正上方用于擋 住攝像頭16 —側的檔光板12、位于檔光板12正上方設置在機架10上的線 形光源11、用于通過攝像頭16感應線形光源11而獲取線形光源11變化長 度和用于計算偏擺角度的數據處理設備17，攝像頭16與數據處理設備17電 連接；其中，所述偏擺角度為，arctan (偏擺距離/檔光板12與攝像頭16的 垂直距離)，偏擺距離二線形光源11變化長度x (1/光杠桿放大倍數)光杠 桿放大倍數=檔光板12與線形光源11的垂直距離/檔光板12與攝像頭16的 垂直距離。本實施例的偏擺包括偏擺距離和偏擺角度，它們有對應關系。
本技術方案采用光學放大方法，而無機械傳動，因此沒有傳動間隙，螺 距誤差等問題；本實用新型放大倍數可以非常方便調節，適用范圍廣；受外 界環境因素影響小，精度高，可以滿足精密設備的高精度和大量程的檢測要 求；采用機器視覺技術，能夠自動測量，減少傳統測量儀器由于人工讀數而 引起的誤差；且結構簡單，生產成本低。
上述攝像頭16可以為具有圖像分析功能的智能攝像頭16;也可以為微電腦組成的攝像頭16系統。當然，上述攝像頭16可以為光功率計，還可以 為其它能夠感應線形光源11而獲取線形光源11變化長度的設備。上述數據
處理設備17可以為電腦或單片機。
本實施例中，檔光板12通過支持桿13設置在運動部件14上；為使檔光 板12與攝像頭16的垂直距離可調，檔光板12滑動設置在支持桿13上，檔 光板12可沿支持桿13上下移動。作為另一個實施例，檔光板12設置在機架 10上；為使檔光板12與攝像頭16的垂直距離可調，檔光板12滑動設置在 機架10上；檔光板12可沿機架10上下移動。
本實施例中，為使檔光板12與線形光源11的垂直距離可調，線形光源 11滑動設置在機架10上，線形光源11可沿機架10上下移動。
本實施例中，光杠桿放大倍數=檔光板12與線形光源11的垂直距離/ 檔光板12與攝像頭16的垂直距離，通過調節檔光板12和/或線形光源11的 位置，就可以調整光杠桿放大倍數。對精密設備來說，偏擺往往很小，這就 要求有足夠大的光杠桿放大倍數，本實施例的光杠桿放大倍數不小于30，優 選為100;當然，還可以設置為其它的放大倍數。
本實施例中，機架10上垂直設置有刻度尺18。工作人員參考刻度尺18， 可以方便調整檔光板12和/或線形光源11的位置，從而實現調整光杠桿放大 倍數。
本實施例中，運動部件14某一時刻移動到待測平臺15的某一位置，檔 光板12擋住攝像頭16 —側，攝像頭16在該時刻只能感應線形光源11的部 分發光長度。運動部件14在待測平臺15上移動，當沒有發生偏擺時，攝像 頭16感應到的線形光源11發光長度恒定不變；當發生偏擺時，攝像頭16感應到的線形光源11發光長度發生變化，根據上述公式，偏擺距離=線形光
源11變化長度x (l/光杠桿放大倍數)，可計算出偏擺距離，偏擺角度二arctan (偏擺距離/檔光板與攝像頭的垂直距離)，可計算出偏擺角度。發生偏擺時， 被測平臺15表面偏置角度發生變化，使得攝像頭16的光軸發生偏擺，線形 光源11的線形方向與偏擺方向一致。
上述偏擺距離的計算公式中，線形光源11變化長度是針對待測平臺15 某位置I^言的，待測平臺15某位置線形光源11變化長度=(待測平臺15 原位置線形光源11長度一待測平臺15某位置線形光源11長度)，運動部件 14運動到待測平臺15的某一位置時，攝像頭16在這一時刻感應到該位置的 線形光源11發光長度，可以運算出待測平臺15某位置的偏擺距離和偏擺角 度，運動部件14沿著待測平臺15運動，可以連續地計算出待測平臺15的各 個位置的偏擺，從而檢測出整個待測平臺15的偏擺。待測平臺15原位置線 形光源11長度的定義方法有兩種，方法一，定義為沒有發生偏擺時線形光源 11的長度，即為基準長度，這種方法可以檢測出每個時刻的實際偏擺情況， 本實施例采用這種方法；方法二，定義為上一次攝像頭16感應的線形光源 11的長度，這種方法表明某時刻相對于上一時刻的偏擺情況；這兩種定義方 法各有其應用價值。待測平臺15某位置線形光源11變化長度可能是正數或 負數，從而說明待測平臺15偏擺方向；圖2中所示，檔光板12擋住攝像頭 16的左側，當線形光源11變化長度是正數時，說明待測平臺15向右下偏擺。
設檔光板12與線形光源11的垂直距離為b，檔光板12與攝像頭16的 垂直距離為a，則光杠桿放大倍數f為b/a;設待測平臺15原位置線形光源 11長度(這里采用沒有發生偏擺的基準長度)為kl，待測平臺15某位置線形光源11長度為k2，則待測平臺15某位置線形光源11變化長度為(kl_
k2);從而得到偏擺距離h為(kl_k2) x (a/b)，偏擺角度0為arctanh/a。
對待測平臺15來說，左右偏擺是最重要的參數之一。需要說明的是，運 動部件14在平臺15運動時，可以看成一個三維空間，建立三維坐標系，當 要同時測試運動部件14在x平面、y平面、z平面的偏擺，可以設置3個相 互垂直的攝像頭16，相應設置3個檔光板12和3個線形光源11;同時測量 三個方向偏擺的工作原理與上述工作原理相同，在此不在贅述。
以上內容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員， 依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，本 說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.基于光杠桿的擺角精密測量裝置，其特征在于，包括機架、固定在待測平臺的運動部件上的攝像頭、位于攝像頭正上方用于擋住攝像頭一側的檔光板、位于檔光板正上方設置在機架上的線形光源、用于通過攝像頭感應線形光源而獲取線形光源變化長度和用于計算偏擺角度的數據處理設備，攝像頭與數據處理設備電連接；其中，所述偏擺角度為，arctan(偏擺距離)/(檔光板與攝像頭的垂直距離)，偏擺距離＝(線形光源變化長度)×(1/光杠桿放大倍數)，光杠桿放大倍數＝(檔光板與線形光源的垂直距離)/(檔光板與攝像頭的垂直距離)。
2. 根據權利要求1所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述檔光板 通過支持桿設置在所述運動部件上。
3. 根據權利要求2所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述檔光板 滑動設置在所述支持桿上。
4. 根據權利要求1所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述檔光板 設置在所述機架上。
5. 根據權利要求4所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述檔光板 滑動設置在所述機架上。
6. 根據權利要求1所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述光杠桿 放大倍數不小于30。
7. 根據權利要求1所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述攝像頭 為光功率計。
8. 根據權利要求1所述的擺角精密測量裝置，其特征在于，所述機架上 垂直設置有刻度尺。
專利摘要本實用新型公開了基于光杠桿的擺角精密測量裝置，涉及精密檢測裝置技術領域；本實用新型包括機架、固定在待測平臺的運動部件上的攝像頭、位于攝像頭正上方用于擋住攝像頭一側的檔光板、位于檔光板正上方設置在機架上的線形光源、用于通過攝像頭感應線形光源而獲取線形光源變化長度和用于計算偏擺角度的數據處理設備，攝像頭與數據處理設備電連接；本技術方案采用光學放大方法，而無機械傳動，因此沒有傳動間隙，螺距誤差等問題，受外界環境因素影響小，精度高，可以滿足精密設備的檢測要求，且結構簡單，生產成本低。
文檔編號G01B11/26GK201392186SQ200920050649
公開日2010年1月27日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者劉萍堅, 盧盛林, 培 徐 申請人:東莞理工學院