專利名稱：平臺(tái)平面度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面度的測(cè)量方法，特別涉及用光學(xué)儀器測(cè)量大型平臺(tái)平面度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
平臺(tái)是被加工件按圖樣尺寸劃線，也是整機(jī)、部件裝配時(shí)找正或焊裝的基準(zhǔn)面，尤其現(xiàn)代化船舶制作中這個(gè)基準(zhǔn)面的建立非常重要，平臺(tái)直接影響被加工件、裝配精度和裝焊質(zhì)量，高質(zhì)量的焊接結(jié)構(gòu)件按工藝要求裝焊后的部件平面度±0.25mm，作為基準(zhǔn)面的平臺(tái)平面度±0.15mm。
以前，對(duì)此類平臺(tái)平面度的檢測(cè)采用水碗連通器測(cè)平法，由于水碗內(nèi)空氣不易排凈，直觀誤差就可達(dá)2-3mm，又由于操作水平不等，檢測(cè)的精度也各有差別，人為因素對(duì)測(cè)量精度的影響無法克服，以上的測(cè)量方法與高質(zhì)量船舶制造要求相差甚遠(yuǎn)，因此急需一種先進(jìn)的測(cè)量方法取而代之。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，是提供一種適合工廠大型平臺(tái)的光學(xué)測(cè)量平面度的方法。
采用的技術(shù)方案是本發(fā)明是根據(jù)光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量，通過平面掃描儀和下列測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)的。
平面掃描儀是沿所設(shè)光路依次設(shè)有測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、回轉(zhuǎn)光學(xué)直角頭、光學(xué)測(cè)微器及目標(biāo)?；剞D(zhuǎn)光學(xué)直角頭可使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光學(xué)視線轉(zhuǎn)折90°±1″經(jīng)光學(xué)測(cè)微器至目標(biāo)，以掃描出基準(zhǔn)面。上述的平面掃描儀設(shè)有一個(gè)帶有可調(diào)平的ABC三個(gè)支腳的平面掃描儀安裝架，測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡安裝在平面掃描儀安裝架上部筒內(nèi)，由回轉(zhuǎn)光學(xué)直角頭和光學(xué)測(cè)微器組成一個(gè)光學(xué)頭，光學(xué)頭安裝在平面掃描儀安裝架下部的軸承上可作360°轉(zhuǎn)動(dòng)，光學(xué)測(cè)微器可使測(cè)微平板玻璃繞自身的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以進(jìn)行微小位移的測(cè)量，用以讀出被測(cè)點(diǎn)目標(biāo)對(duì)基準(zhǔn)視線的偏差。平面掃描儀設(shè)有四個(gè)相同的目標(biāo)，目標(biāo)圖案上有一條寬度不同的臺(tái)階式條紋的目標(biāo)帶，根據(jù)測(cè)量距離選擇條紋寬度，目標(biāo)條紋均平行于目標(biāo)底座，且高度相同。
平臺(tái)平面度測(cè)量方法，包括下列步驟1、將平面掃描儀架設(shè)在被測(cè)量的平臺(tái)上，目標(biāo)I、目標(biāo)II、目標(biāo)III圍繞測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡放置，而且目標(biāo)I和目標(biāo)III平行于支腳AC的連線，目標(biāo)II平行于支腳BC的連線，將光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)I，并把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到目標(biāo)I上，然后通過調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡十字線初步地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)I上目標(biāo)帶的條紋圖案。
2、將光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，并檢查目標(biāo)III是否相當(dāng)接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線，如果相差較遠(yuǎn)，則轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪，使目標(biāo)III接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線。然后重復(fù)進(jìn)行對(duì)目標(biāo)I的第1項(xiàng)調(diào)整。
3、將光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)II，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡十字線與目標(biāo)II對(duì)中。
4、轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)頭，重新瞄準(zhǔn)目標(biāo)I，然后精調(diào)支腳B的調(diào)整螺釘，使所選定寬度的目標(biāo)帶與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡十字線對(duì)中。
5、再把光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到目標(biāo)III上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪。使所選定寬度的目標(biāo)帶與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線對(duì)中，得出光學(xué)測(cè)微器這次變化量，然后把測(cè)微鼓輪又調(diào)回它所轉(zhuǎn)過刻度值的一半，最后重新調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使目標(biāo)III精確地與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線對(duì)中，這里特別要指出的是在轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪前應(yīng)注意光學(xué)測(cè)微器原來讀數(shù)。
6、反復(fù)瞄準(zhǔn)目標(biāo)I和III，調(diào)整平面掃描儀的測(cè)微鼓輪和支腳B的調(diào)整螺釘，直到二目標(biāo)都與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線精確對(duì)中為止。然后鎖緊支腳B的調(diào)整螺釘。
7、瞄準(zhǔn)并調(diào)焦于目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線與目標(biāo)II精確對(duì)中，并鎖緊支腳A的調(diào)整螺釘。
8、重新瞄準(zhǔn)觀察三目標(biāo)，檢查三者是否均與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線對(duì)中，如果均對(duì)中，則基準(zhǔn)面也就建立好了。
9、當(dāng)基準(zhǔn)面建立后，就可進(jìn)行平臺(tái)平面度的測(cè)量了，此時(shí)把目標(biāo)IV放在要測(cè)量的位置上，然后用平面掃描儀的光學(xué)測(cè)微器讀出該位置對(duì)基準(zhǔn)平面的偏差。
10、按步驟9在需要測(cè)量的位置上逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，這樣平臺(tái)的平面度就可以被測(cè)量出，所測(cè)對(duì)基準(zhǔn)面的偏差數(shù)據(jù)標(biāo)注在測(cè)點(diǎn)分布圖上，由分布圖上找出最大偏差值和最小偏差值，經(jīng)計(jì)算得出平面度，即
Δ＝最大偏差值-最小偏差值。
上述的目標(biāo)帶為一條寬度不同的臺(tái)階式條紋，臺(tái)階式條紋寬度依次為3.05mm、1.25mm、0.64mm、0.31mm、0.13mm、0.05mm，根據(jù)測(cè)量距離遠(yuǎn)近選用不同寬度，當(dāng)測(cè)量距離大于30m時(shí)選用3.05mm寬，當(dāng)測(cè)量距離小于5m時(shí)選用0.05mm寬。
上述的光學(xué)測(cè)微器的刻度范圍為±1.4mm，當(dāng)測(cè)量時(shí)超出光學(xué)測(cè)微器測(cè)量范圍時(shí)，可用目標(biāo)帶上的臺(tái)階條紋已知寬度尺寸進(jìn)行比較測(cè)量。
上述的目標(biāo)圖案上標(biāo)注有垂直于從標(biāo)軸的箭頭10，便于判別所測(cè)偏差高于或低于基準(zhǔn)面，防止對(duì)測(cè)量結(jié)果作錯(cuò)誤解釋。
上述的目標(biāo)的底座中裝有磁腳，防止測(cè)量過程中串動(dòng)。
本發(fā)明適合工廠的大型平臺(tái)的平面度測(cè)量，通用性強(qiáng)，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。


圖1為平面掃描儀和目標(biāo)的布置圖。
圖2為平面掃描儀測(cè)量示意圖。
圖3為平面掃描儀光路示意圖。
圖4為平臺(tái)平面度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施方式
平臺(tái)平面度測(cè)量，將平面掃描儀和目標(biāo)如圖1和圖2布置，平面掃描儀安裝架1架設(shè)在所測(cè)16×6米的平臺(tái)6上，平面掃描儀安裝架1由ABC三個(gè)支腳支撐，其中A和B支腳是高低可調(diào)的，可調(diào)支腳位于直角位置的兩個(gè)方向上，三個(gè)支腳分別放在三個(gè)帶磁性的墊塊7上。測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2插入平面掃描儀安裝架1上部筒內(nèi)，光學(xué)頭5安裝在平面掃描儀安裝架1下部的軸承上，可作360°轉(zhuǎn)動(dòng)，光學(xué)頭5內(nèi)裝回轉(zhuǎn)光學(xué)直角頭3和光學(xué)測(cè)微器4，調(diào)整光學(xué)架回轉(zhuǎn)軸線和測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光學(xué)視線的重合性，調(diào)整后在測(cè)量過程中，測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2在平面掃描儀安裝架1內(nèi)的位置和測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的測(cè)微鼓輪不再變動(dòng)。目標(biāo)I、目標(biāo)II、目標(biāo)III圍繞測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2放置，而且目標(biāo)I和目標(biāo)III的條紋圖案平行于支腳AC的連線，目標(biāo)II的條紋圖案平行于支腳BC的連線，平面掃描儀和目標(biāo)布置好后，按下列步驟進(jìn)行測(cè)量1、將光學(xué)頭5轉(zhuǎn)向目標(biāo)I，并把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2調(diào)焦到目標(biāo)I上，然后通過調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2十字線初步地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)I上的寬度為0.64mm的目標(biāo)帶9圖案上。
2、將光學(xué)頭5轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，并檢查目標(biāo)III是否相當(dāng)接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線，如果相差較遠(yuǎn)，則轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪8，使目標(biāo)III接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線。然后重復(fù)進(jìn)行對(duì)目標(biāo)I的第1項(xiàng)調(diào)整。
3、將光學(xué)頭5轉(zhuǎn)向目標(biāo)II，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2調(diào)焦到目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2十字線與目標(biāo)II對(duì)中。
4、轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)頭5，重新瞄準(zhǔn)目標(biāo)I，然后精調(diào)支腳B的調(diào)整螺釘，使所選定的0.64mm寬度的目標(biāo)帶9與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2十字線對(duì)中。
5、再把光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2調(diào)焦到目標(biāo)III上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪8。使所選定的0.64mm寬度的目標(biāo)帶9與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線對(duì)中，得出光學(xué)測(cè)微器4這次變化量，然后把測(cè)微鼓輪8又調(diào)回它所轉(zhuǎn)過刻度值的一半，最后重新調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使目標(biāo)III精確地與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線對(duì)中，這里特別要指出的是在轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪8前應(yīng)注意光學(xué)測(cè)微器4原來讀數(shù)。
6、反復(fù)瞄準(zhǔn)目標(biāo)I和III，調(diào)整平面掃描儀的測(cè)微轉(zhuǎn)輪8和支腳B的調(diào)整螺釘，直到二目標(biāo)都與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線精確對(duì)中為止。然后鎖緊支腳B的調(diào)整螺釘。
7、瞄準(zhǔn)并調(diào)焦于目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線與目標(biāo)II精確對(duì)中，并鎖緊支腳A的調(diào)整螺釘。
8、重新瞄準(zhǔn)觀察三目標(biāo)，檢查三者是否均與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡2的十字線對(duì)中，如果均對(duì)中，則基準(zhǔn)面也就建立好了。
9、當(dāng)基準(zhǔn)面建立后，就可進(jìn)行平臺(tái)平面度的測(cè)量了，此時(shí)把目標(biāo)IV放在要測(cè)量的位置上，然后用平面掃描儀的光學(xué)測(cè)微器4讀出該位置對(duì)基準(zhǔn)平面的偏差。
10、按步驟9在需要測(cè)量的位置上逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，這樣平臺(tái)6的平面度就可以被測(cè)量出，所測(cè)對(duì)基準(zhǔn)面的偏差數(shù)據(jù)標(biāo)注在測(cè)點(diǎn)分布圖(見圖4)，由分布圖上找出最大偏差值和最小偏差值，經(jīng)計(jì)算得出平面度，即Δ＝最大偏差值-最小偏差值。
Δ＝0.14-(-0.14)＝0.28mm
權(quán)利要求
1.平臺(tái)平面度測(cè)量方法，其特征包括下列步驟A、將平面掃描儀架設(shè)在被測(cè)量的平臺(tái)(6)上，目標(biāo)I、目標(biāo)II、目標(biāo)III圍繞測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)放置，而且目標(biāo)I和目標(biāo)III平行于支腳AC的連線，目標(biāo)II平行于支腳BC的連線，將光學(xué)頭(5)轉(zhuǎn)向目標(biāo)I，并把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)調(diào)焦到目標(biāo)I上，然后通過調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)十字線初步地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)I上目標(biāo)帶(9)的條紋圖案；B、將光學(xué)頭(5)轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，并檢查目標(biāo)III是否相當(dāng)接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線，如果相差較遠(yuǎn)，則轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪(8)，使目標(biāo)III接近于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線，然后再把光學(xué)頭(5)轉(zhuǎn)向目標(biāo)I，重復(fù)進(jìn)行對(duì)目標(biāo)I的A步驟所述調(diào)整；C、將光學(xué)頭(5)轉(zhuǎn)向目標(biāo)II，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)調(diào)焦到目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘，使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)十字線與目標(biāo)II對(duì)中；D、轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)頭(5)，重新瞄準(zhǔn)目標(biāo)I，然后精調(diào)支腳B的調(diào)整螺釘，使所選定寬度的目標(biāo)帶(9)與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)十字線對(duì)中；E、再把光學(xué)頭(5)轉(zhuǎn)向目標(biāo)III，把測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)調(diào)焦到目標(biāo)III上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)平面掃描儀的測(cè)微鼓輪(8)，使所選定寬度的目標(biāo)帶(9)與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線對(duì)中，得出光學(xué)測(cè)微器(4)這次變化量，然后把測(cè)微鼓輪(8)又調(diào)回它所轉(zhuǎn)過刻度值的一半，最后重新調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使目標(biāo)III精確地與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字線對(duì)中；F、反復(fù)瞄準(zhǔn)目標(biāo)I和III，調(diào)整平面掃描儀的測(cè)微轉(zhuǎn)輪(8)和支腳B的調(diào)整螺釘，直到二目標(biāo)都與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線精確對(duì)中為止。然后鎖緊B支腳的調(diào)整螺釘；G、瞄準(zhǔn)并調(diào)焦于目標(biāo)II上，通過調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘使測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線與目標(biāo)II精確對(duì)中，并鎖緊支腳A的調(diào)整螺釘；H、重新瞄準(zhǔn)觀察三目標(biāo)，檢查三者是否均與測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(2)的十字線對(duì)中，如果均對(duì)中，則完成了基準(zhǔn)面的建立。I、當(dāng)基準(zhǔn)面建立后，就可進(jìn)行平臺(tái)平面度的測(cè)量了，此時(shí)把目標(biāo)IV放在要測(cè)量的位置上，然后用平面掃描儀的光學(xué)測(cè)微器(4)讀出該位置對(duì)基準(zhǔn)面的偏差；J、按步驟I在需要測(cè)量的位置上逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，這樣平臺(tái)(6)的平面度就可以被測(cè)量出，所測(cè)對(duì)基準(zhǔn)面的偏差數(shù)據(jù)標(biāo)注在測(cè)點(diǎn)分布圖上，由分布圖上找出最大偏差值和最小偏差值，經(jīng)計(jì)算得出平面度，即Δ＝最大偏差值-最小偏差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺(tái)平面度測(cè)量方法，其特征在于所述的目標(biāo)I、目標(biāo)II、目標(biāo)III、目標(biāo)IV結(jié)構(gòu)均相同，四目標(biāo)上設(shè)有同樣的所述目標(biāo)帶(9)、目標(biāo)帶(9)為一條寬度不同的臺(tái)階式條紋，臺(tái)階條紋平行于目標(biāo)底座、具有同樣高度，其臺(tái)階式條紋寬度依次為3.05mm、1.25mm、0.64mm、0.31mm、0.13mm、0.05mm，根據(jù)測(cè)量距離遠(yuǎn)近選用不同寬度，當(dāng)測(cè)量距離大于30m時(shí)選用3.05mm寬，當(dāng)測(cè)量距離小于5m時(shí)選用0.05mm寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺(tái)平面度測(cè)量方法，其特征在于所述的光學(xué)測(cè)微器(4)的刻度范圍為±1.4mm，當(dāng)測(cè)量時(shí)超出光學(xué)測(cè)微器(4)測(cè)量范圍時(shí)，可用目標(biāo)帶(9)上的臺(tái)階條紋已知寬度尺寸進(jìn)行比較測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺(tái)平面度測(cè)量方法，其特征在于所述的目標(biāo)圖案上標(biāo)注有箭頭(10)，便于判別所測(cè)偏差高于或低于基準(zhǔn)面，防止對(duì)測(cè)量結(jié)果作錯(cuò)誤解釋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺(tái)平面度測(cè)量方法，其特征在于所述的目標(biāo)的底座中裝有磁腳，防止測(cè)量過程中串動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用光學(xué)儀器測(cè)量大型平臺(tái)平面度的測(cè)量方法，將平面掃描儀架在被測(cè)平臺(tái)上，目標(biāo)I、目標(biāo)II、目標(biāo)III圍繞測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡放置，且平行于支腳AC和BC的連線，把光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)I，并把望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到目標(biāo)I上，調(diào)整支腳B的調(diào)整螺釘，使望遠(yuǎn)鏡十字線初步對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)I上條紋。再轉(zhuǎn)向目標(biāo)III調(diào)整掃描儀的測(cè)微鼓輪，使目標(biāo)III接近望遠(yuǎn)鏡十字線。光學(xué)頭轉(zhuǎn)向目標(biāo)II，調(diào)整支腳A的調(diào)整螺釘，使望遠(yuǎn)鏡十字線與目標(biāo)II對(duì)中，經(jīng)反復(fù)調(diào)整支腳高度和測(cè)微鼓輪，使望遠(yuǎn)鏡十字線與三目標(biāo)精確對(duì)中，建立了基準(zhǔn)面，將目標(biāo)IV放在要測(cè)量位置，用平面掃描儀的光學(xué)測(cè)微器讀出該位置對(duì)基準(zhǔn)面的偏差。本發(fā)明適合大型平臺(tái)的平面度測(cè)量，通用性強(qiáng)、速度快、測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01B11/30GK1584496SQ20041002074
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者孫建利, 徐艷秋, 未麗秋, 姜勇, 李剛, 張玉艷 申請(qǐng)人:渤海船舶重工有限責(zé)任公司