测量长导轨直线度的一种新方法

    在生产中测量直线度的方法是多种多样的,在大型零件或长导轨直线度的测量上却是比较困难的。我们采用一种新方法测量长导轨直线度。用自准直仪光学成像原理测量直线度。用两台自准直仪检测长导轨直线度。

    1 测量原理

    自准直仪是一种高精度的测量仪器, 利用自准直原理, 可以将其前面的反射镜调至与自准直仪光轴垂直, 如果不垂直, 通过目镜可以从分划板上读出反射面相对光轴的倾斜量, 这样就可以测出直线度偏差, 如图 1。

    自准直仪将光源所发出的光线经准直系统准直, 发出一束平行光, 射到平面反射镜上, 反射回来的光线经准直物镜后, 将物镜焦面上的分划板上的十字像成到目镜分划板上, 当反射镜有倾斜变化时, 通过丝杆测微机构测出此位移量。即可得出反射镜所在桥板相对光轴的倾斜量。将每一段的倾斜量记录下来, 经过计算便可得出导轨直线度误差。但是目前的自准直仪的有效距离只有 6~9 m, 如果超出这个距离, 就成像模糊, 十字像随气流变化发生飘移, 难以满足精度要求。针对这一现象, 我们在检测一台导轨长 19.3 m 的设备时, 用另一台自准直仪代替平面反射镜, 即用两台对着的自准直仪来测量导轨的直线度误差, 效果很好。如图 2 光学测量成像图。

    2 测量系统分析

    图 1 是用一台自准直仪测量的原理图。图中可以看出光线经反射镜后, 所经历的光程是 2 L,入射光线与反射光线之间有个夹角, 根据光的反射定律入射角等于反射角, 即 i=θ, 所以 i+θ=2i,也就是说反射光线偏离入射光线 2i, 光线经过反射面时要有一部分光能损失。

    图 2 是两台对着的自准直仪测量的光学原理图, 从图中可以看出, 光线所经历的光程为 L 比用一台自准直仪测量时减少一倍, 从自准直仪 I发出的光线, 不需反射镜反射, 便可在自准直仪Ⅱ内成像, 自准直仪Ⅱ的光轴与入射光线夹角为i, 比用一台自准直仪减少了一倍。由于一般自准直仪的刻度尺寸是按反射回来的光线成像设计的, 所以在处理测量的最后结果时, 应将按通常的计算方法求得的测量结果乘以 2 才是直线度误差, 由于不用反射镜, 减少了光能损失, 又因为自准直仪 I 内有光源, 使得像质特别清晰。

    3 结 语

    这种测量大尺寸长导轨工件的直线度的方法与其它测量方法比较, 测量精度高, 符合国家检定规程要求的误差范围。该系统测量方法能提高工作质量和工作效率且操作简单。

    作者：唐 杰   张士斌