平面度測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測量裝置的技術領域，具體是一種平面度測量裝置，主要應用于批量 生產現場和機械加工車間，對測量成本和測量效率要求較高，但是工作環境較差場合，對平 面度進行檢測。
【背景技術】
[0002] 在批量生產現場和機械加工車間，目前常用三坐標測量儀、塞尺和百分表測量平 面度。三坐標測量儀對測量環境要求高，且測量效率低下、操作復雜、價格昂貴，因此，不適 用于批量生產現場對平面度的實時測量;用塞尺和百分表測量平面度具有操作簡單和成本 低的優點，但是測量精度較低，不能滿足高精度測量平面度的要求。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種平面度測量裝置。該裝置 具有結構簡單、使用方便和平面度測量精度高的特點，可應用于批量生產現場和機械加工 車間等對平面度要求較高場合，對平面度進行檢測。
[0004] 本發明解決上述技術問題的技術方案如下：
[0005] -種平面度測量裝置，其特征在于:包括激光發射器、位置敏感探測模塊、控制器、 探頭、機殼、壓縮彈簧、壓蓋、互相平行的第一 X向滑軌與第二X向滑軌、互相平行的第一 Y向 滑軌與Y向滑軌以及放置被測零件的基板；
[0006] 所述的位置敏感探測模塊固定在探頭內，探頭放置在機殼內，兩者之間采用精密 間隙配合，探頭上表面開一個圓形凹槽，用于放置壓縮彈簧，壓蓋設有一凸臺，嵌入在圓形 凹槽內，壓蓋與機殼之間通過螺釘固定，壓蓋向下使壓縮彈簧產生形變，對探頭上表面施加 預緊力；
[0007] 所述的激光發射器由激光器二極管、激光殼體、準直透鏡、衰減片和聚焦透鏡組 成，激光二極管發射的激光束沿中心光軸，依次通過準直透鏡、衰減片和聚焦透鏡；
[0008] 所述的激光發射器固定在機殼外表面，機殼側壁開一個通光孔，使激光發射器輸 出的激光聚焦到位置敏感探測模塊光敏面的中心區域進行光電轉換，控制器固定在機殼的 外壁上，通過導線與位置敏感探測模塊相連，電信號經控制器進行信號轉換和處理，并顯示 激光光斑幾何中心位置信息，因此，將探頭的機械位移轉換為光斑在探測器光敏面上的位 移，實現探頭在Z方向的位置測量；
[0009] 所述的機殼分別與第一 X向滑軌和第二X向滑軌通過軸孔精密間隙配合連接，第一 X向滑軌和第二X向滑軌的兩端分別設有方形通槽，并通過該方形通槽與第一 Y向滑軌、第二 Y向滑軌連接，連接處采用精密間隙配合，第一 Y向滑軌、第二Y向滑軌的底部固定于基板的 四角上，機殼通過第一 X向滑軌和第二X向滑軌實現探頭在X方向的移動，通過第一 Y向滑軌、 第二Y向滑軌實現探頭在Y方向的移動。
[0010]所述的激光器為600nm~900nm波段帶尾纖輸出的單縱模半導體激光二極管。
[0011] 所述的準直透鏡為雙凸的球面或非球面透鏡，透鏡表面鍍有與激光器波長相同的 增透介質膜。
[0012] 所述的衰減片為吸收型衰減片，通過衰減光強使得位置敏感探測模塊工作在線性 區。
[0013] 所述的聚焦透鏡為雙凸的球面或非球面透鏡，透鏡表面鍍有與激光器波長相同的 增透介質膜。
[0014] 所述的光電敏感探測模塊選用一維位置敏感探測器進行光電轉換和位移測量，通 過標定和線性插值的方法提高位移測量精度。
[0015] 本發明可實現平面度測量，與傳統方法相比，優勢在于:本發明采用光電探測的原 理，將機械位移轉化為激光光源在位置敏感探測器上的位移，利用位置敏感探測器位移分 辨率高的特點，實現了平面度的高精度測量，與傳統方法相比，平面度測量精度得到明顯提 升，同時，該方法結構簡單、操作方便，可應用于批量生產現場和機械加工車間等，對平面度 要求較高，且工作量繁重的場合。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明平面度測量裝置結構剖面示意圖。
[0017] 圖2為本發明平面度測量裝置結構示意圖。
[0018] 圖3為本發明光路結構示意圖。
[0019] 圖4為位置敏感探測器PSD結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 請參閱圖1和圖2,圖1和圖2是本發明平面度測量裝置結構示意圖。由圖可見，本發 明平面度測量裝置，該裝置包括激光發射器1、位置敏感探測模塊2、控制器3、探頭4、機殼5、 壓縮彈簧6、壓蓋7、互相平行的第一 X向滑軌8與第二X向滑軌9、互相平行的第一 Y向滑軌10 與Y向滑軌11以及放置被測零件13的基板12;位置敏感探測模塊2固定在探頭4內，探頭4放 置在機殼5內，兩者之間采用精密間隙配合，探頭4上表面開一個圓形凹槽，用于放置壓縮彈 簧6,壓蓋7設有一凸臺，嵌入在圓形凹槽內，壓蓋7與機殼5之間通過螺釘固定，壓蓋7向下使 壓縮彈簧6產生形變，對探頭4上表面施加預緊力;激光發射器1由激光器二極管1.1、激光殼 體1.2、準直透鏡1.3、衰減片1.4和聚焦透鏡1.5組成，激光二極管1.1發射的激光束沿中心 光軸，依次通過準直透鏡1.3、衰減片1.4和聚焦透鏡1.5;激光發射器1固定在機殼5外表面， 機殼5側壁開一個通光孔，使激光發射器1輸出的激光聚焦到位置敏感探測模塊2光敏面的 中心區域進行光電轉換，控制器3固定在機殼5的外壁上，通過導線與位置敏感探測模塊2相 連，電信號經控制器3進行信號轉換和處理，并顯示激光光斑幾何中心位置信息，因此，將探 頭4的機械位移轉換為光斑在探測器光敏面上的位移，實現探頭4在Z方向的位置測量;機殼 5分別與第一 X向滑軌8和第二X向滑軌9通過軸孔精密間隙配合連接，第一 X向滑軌8和第二X 向滑軌9的兩端分別設有方形通槽，并通過該方形通槽與第一 Y向滑軌10、第二Y向滑軌11連 接，連接處采用精密間隙配合，第一 Y向滑軌10、第二Y向滑軌11的底部固定于基板12的四角 上，機殼5通過第一X向滑軌8和第二X向滑軌9實現探頭4在X方向的移動，通過第一 Y向滑軌 10、第二Y向滑軌11實現探頭4在Y方向的移動，以測量被測零件13上不同位置處，探頭4的Z 向位置信息，通過記錄不同位置處激光光斑中心位置……，n)，可計算出被測 零件13的平面度為:η?Βχ{δ]-η?η{δ?}。
[0021]所述的激光器1 · 1為600nm~900nm波段帶尾纖輸出的單縱模半導體激光二極管。
[0022] 所述的準直透鏡1.3為雙凸的球面或非球面透鏡，透鏡表面鍍有與激光器1.1波長 相同的增透介質膜。
[0023] 所述的衰減片1.4為吸收型衰減片，通過衰減光強使得位置敏感探測模塊2工作在 線性區。
[0024] 所述的聚焦透鏡1.5為雙凸的球面或非球面透鏡，透鏡表面鍍有與激光器1.1波長 相同的增透介質膜。
[0025] 所述的光電敏感探測模塊2選用一維位置敏感探測器進行光電轉換和位移測量， 通過標定和線性插值的方法提高位移測量精度。
[0026] 本發明采用光電轉換的原理實現平面度測量，光路結構示意圖請參閱圖3,帶尾纖 輸出的激光器1.1依次經準直透鏡1.3、衰減片1.4和聚焦透鏡1.5耦合到光電探測模塊2的 光敏面上，本發明中選用Thorlabs公司的型號為LPS-675-FC帶尾纖輸出的半導體LD作為光 源，激光輸出功率Po = 2.5mW，光纖NA=0.12，激光的模場直徑d可表示為： 「_71 , 2疋 λ 2^