本发明专利技术提供一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，包括：底座单元、准直系统、探测系统、反射镜单元；底座单元包括磁吸基底和水平调节旋钮；准直系统包括镜管和设置在镜管内的半导体激光器、孔径光阑、聚焦透镜组、偏振分光镜、1/4波片、准直透镜和自适应调节装置；探测系统包括四象限探测器、光斑位置显示屏、信号处理单元以及电源；反射镜单元包括反射镜、磁吸底座；磁吸基底直接与镜管连接；镜管中的偏振分光镜一侧通过准直透镜连接四象限探测器，另一侧通过1/4波片连接反射镜；电源和信号处理单元设置在磁吸基底内，电源和信号处理单元分别通过电源线连接半导体激光器、四象限探测器、光斑位置显示屏和自适应调节装置。光斑位置显示屏和自适应调节装置。光斑位置显示屏和自适应调节装置。
【技术实现步骤摘要】
一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置
[0001]本专利技术涉及激光准直测量
，具体而言，尤其涉及一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置。
技术介绍
[0002]随着现代科学技术的发展，传统的计量手段已经无法满足生产实际的需要，迫切要求开发精度高、使用方便，适用于生产现场的形位及运动误差测量设备。近年来，以准直激光束作为直线基准的测量方法得到了很大发展，激光准直技术在直线度、同轴度、平面度、平行度等形位误差测量中得到了广泛的应用，准直技术的研究是计量测试的重要研究领域之一。
[0003]激光准直由于其测量精度高、易操作、测量稳定性高等优点，近年来广泛被应用在小角度测量、机床导轨的平行度、直线度、平面度等的测量、内外圆同轴度的测量以及水电站大坝的状态检测和隧道修建等领域。当前用于现场加工钢结构件的铣床，其回转臂的姿态测量多使用激光的方法，通过在铣床中心设置标靶，通过人眼观察激光光斑在镖靶上的位置来判断超长回转臂的姿态。当回转臂较长(大于20米)时，人眼判断镖靶上光斑位置变化的误差较大，精度较低，且无法实时测量回转臂的姿态。此外，对于超长回转臂，小角度姿态的变化都会导致过大的光斑漂移，而现有激光准直装置无法在测量过程中根据姿态的变化情况自动调节测量范围。
技术实现思路
[0004]根据上述提出现有激光准直装置无法在测量过程中根据姿态的变化情况自动调节测量范围的技术问题，而提供一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置。本专利技术具有测量精度高、量程范围大、自适应性强、调节方便等特点，可应用于臂长超过20m的超大构件加工铣床，解决当前缺乏超长回转臂姿态大范围、高精度、实时测量装置的难题。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，包括：底座单元、准直系统、探测系统、反射镜单元；其中：
[0007]底座单元，包括磁吸基底和水平调节旋钮；
[0008]准直系统，包括镜管和设置在镜管内的半导体激光器、孔径光阑、聚焦透镜组、偏振分光镜、1/4波片、准直透镜和自适应调节装置；
[0009]探测系统，包括四象限探测器、光斑位置显示屏、激光器电源线、信号处理单元、四象限探测器电缆线以及电源；
[0010]反射镜单元包括反射镜、磁吸底座；
[0011]磁吸基底直接与镜管连接；镜管中的偏振分光镜一侧通过准直透镜连接四象限探测器，另一侧通过1/4波片连接反射镜；电源和信号处理单元设置在磁吸基底内，电源和信号处理单元分别通过激光器电源线连接半导体激光器，通过四象限探测器电缆线连接四象
限探测器，通过电缆线连接光斑位置显示屏和自适应调节装置。
[0012]进一步地，所述准直系统中：
[0013]孔径光阑和聚焦透镜组用于进一步调整光路，消除光束外围杂散光并将光束聚焦在不同距离上；
[0014]偏振分光镜和1/4波片用于是将半导体激光器发出的光束分为p光和s光，其中，s光被偏振分光镜反射通过1/4波片，后由反射镜反射回，再经1/4波片偏振为p光后通过偏振分光镜经准直透镜聚焦在四象限探测器探测窗口上。
[0015]进一步地，所述聚焦透镜组包括固定端聚焦凸透镜、自由端聚焦凸透镜。
[0016]进一步地，所述自适应调节装置包括伺服电机、伺服电机齿轮、丝杆、丝杆齿轮和激光器夹具；其中：
[0017]伺服电机连接伺服电机齿轮，伺服电机齿轮与丝杆齿轮啮合，激光器夹具固定在丝杆上，作用是当四象限探测器上光斑向上或向下移动至消失时，伺服电机带动由激光器夹具所固定的半导体激光器向上或者向下移动进行自适应调节，使光束能再次进入装置。
[0018]进一步地，所述铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置安装在回转臂一端，反射镜单元安装在回转臂另一端正上方，且在镜管前。
[0019]进一步地，所述镜管的一端设有镜盖，且镜管上还设置有聚焦透镜间距调节旋钮和激光器自适应调节旋钮；其中，镜盖用于罩住自准直仪物镜，防止灰尘和水汽对物镜的污染；聚焦透镜间距调节旋钮用于调整测量距离；激光器自适应调节旋钮用于进行手动复位。
[0020]进一步地，所述水平调节旋钮为安装在磁吸基底上的水平调节螺柱，调节水平调节螺柱的高度以用于调整装置水平。
[0021]进一步地，所述探测系统将位置信号通过蓝牙上传至上位机保存并同时显示在所述光斑位置显示屏上，所述探测系统产生实时信号，显示在光斑位置显示屏上，并同时保存数据在上位机中。
[0022]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023]1、本专利技术提供的铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，在加工过程中，当回转臂的姿态角变化过大超过量程时，自适应调节装置的伺服机构可根据回转臂的姿态角，自动平移激光器，使激光光束能够进入准直系统镜管，完成测量，极大提高了该装置的测量范围。
[0024]2、本专利技术提供的铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，可调焦聚焦透镜组解决了远距离作业时因激光光源发散角产生的杂散光问题，提高了四象限探测器上的光斑的质量，提高了探测精度。
[0025]3、本专利技术提供的铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，具有测量精度高、量程范围大、自适应性强、调节方便等特点，可应用于臂长超过20m的超大构件加工铣床，解决当前缺乏超长回转臂姿态大范围、高精度、实时测量装置的难题。
[0026]基于上述理由本专利技术可在激光准直测量等领域广泛推广。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术装置结构示意图。
[0029]图2为本专利技术装置自准直原理图。
[0030]图3为本专利技术装置激光器自适应调节原理图。
[0031]图4为本专利技术装置光路结构示意图。
[0032]图5为本专利技术装置自适应调节装置结构示意图。
[0033]图中：1、镜管；2、光斑位置显示屏；3、聚焦透镜间距调节旋钮；4、激光器自适应调节旋钮；5、磁吸基底；6、镜盖；7、水平调节旋钮；8、反射镜；9、磁吸底座10、半导体激光器；11、孔径光阑；12、聚焦透镜组；13、准直透镜；14、偏振分光镜；15、四象限探测器；16、1/4波片；17、激光器电源线；18、信号处理单元；19、自适应调节装置；20、固定端聚焦凸透镜；21、自由端聚焦凸透镜；22、丝杠；23、凸透镜夹具；24、四象限探测器电缆线；25、水平调节螺柱；26、电源；27、伺服电机；28、伺服电机齿轮29、丝杆；30、丝杆齿轮；31、激光器夹具。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，其特征在于，包括：底座单元、准直系统、探测系统、反射镜单元；其中：底座单元，包括磁吸基底(5)和水平调节旋钮(7)；准直系统，包括镜管和设置在镜管内的半导体激光器(10)、孔径光阑(11)、聚焦透镜组(12)、偏振分光镜(14)、1/4波片(16)、准直透镜(13)和自适应调节装置(19)；探测系统，包括四象限探测器(15)、光斑位置显示屏(2)、激光器电源线(17)、信号处理单元(18)、四象限探测器电缆线(24)以及电源(26)；反射镜单元包括反射镜(8)、磁吸底座(9)；磁吸基底(5)直接与镜管(1)连接；镜管(1)中的偏振分光镜(14)一侧通过准直透镜(13)连接四象限探测器(15)，另一侧通过1/4波片(16)连接反射镜(8)；电源(26)和信号处理单元(18)设置在磁吸基底(5)内，电源(26)和信号处理单元(18)分别通过激光器电源线(17)连接半导体激光器(10)，通过四象限探测器电缆线(24)连接四象限探测器(15)，通过电缆线连接光斑位置显示屏(2)和自适应调节装置(19)。2.根据权利要求1所述的铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，其特征在于，所述准直系统中：孔径光阑(11)和聚焦透镜组(12)用于进一步调整光路，消除光束外围杂散光并将光束聚焦在不同距离上；偏振分光镜(14)和1/4波片(16)用于是将半导体激光器(10)发出的光束分为p光和s光，其中，s光被偏振分光镜(14)反射通过1/4波片(16)，后由反射镜(8)反射回，再经1/4波片(16)偏振为p光后通过偏振分光镜(14)经准直透镜(13)聚焦在四象限探测器(15)探测窗口上。3.根据权利要求2所述的铣床超长回转臂姿态自适应高精度测量装置，其特征在于，所述聚焦透镜组(12)包括固定端聚焦凸透镜(20...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋永欣，李寅浩，崔兴晨，赵明，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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