測量回轉(zhuǎn)曲面的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及，特別是一種基于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀的裝夾測量回轉(zhuǎn)曲面 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)元件的傳統(tǒng)檢測方法與技術(shù)已沿用了數(shù)十年。光學(xué)檢測涉及被測元件材料、 口徑、種類以及測試技術(shù)、儀器和設(shè)備等。被測元件的種類繁多，包括有平行平板、球面、非 球面、自由曲面、衍射光柵、錐鏡、柱面透鏡等，非球面中有特殊的非球面如拋物面、橢球面、 雙曲面和除此以外的其它非球面。光學(xué)檢測中常用的主要儀器可分為干涉儀類、表面輪廓 儀類、MTF測試儀類、精密球徑儀類、焦距與偏心測試儀器類及其它儀器等。
[0003] 國內(nèi)外都在研制和發(fā)展各自的先進(jìn)儀器。國內(nèi)以南京理工大學(xué)和成都太科公司為 代表的干涉儀制造廠家，各類數(shù)字式干涉儀產(chǎn)品口徑有Φ 25mm~Φ 600mm;進(jìn)口以美國Zygo 公司為代表從口徑4〃~32〃各類干涉儀;Zygo公司以3D干涉顯微鏡為基本原理發(fā)展的非接 觸式表面輪廓儀，從早期Maxim 3D 5700到現(xiàn)代最新的Zemapper System等；英國Taylor-Hobson觸針式輪廓儀;滿足實(shí)際需求的三坐標(biāo)測量儀、4D干涉儀等。
[0004] 然而，在光學(xué)檢測儀器和技術(shù)應(yīng)用上，仍存在很多問題和不足。目前，尚未有關(guān)于 利用Taylor-Hobson觸針式輪廓儀在批量化生產(chǎn)中減少產(chǎn)品在檢測環(huán)節(jié)檢測回轉(zhuǎn)對稱曲面 的滯留時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀的裝夾測量回轉(zhuǎn)曲 面的方法，以解決曲面口徑為10~50mm或者l-3mm小口徑的零件批量化生產(chǎn)中檢測環(huán)節(jié)每 次都需要去尋找回轉(zhuǎn)曲面的中心的問題，尤其是在遇到大R值小口徑回轉(zhuǎn)曲面進(jìn)行檢測時(shí) 需頻繁的去偏移調(diào)整，其過程即繁瑣又困難且浪費(fèi)了大量工時(shí)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先將首個(gè)被測曲面設(shè)置于夾緊機(jī)構(gòu)上，夾緊機(jī)構(gòu) 設(shè)置于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀上，然后以被測曲面水平方向最右端X2和最左端XI的 差值為測量長度AX，調(diào)整高度方向上的坐標(biāo)值以得到若干條輪廓線，找到最接近被測曲面 中心點(diǎn)的輪廓線并保存數(shù)據(jù)，之后的被測曲面使用保存數(shù)據(jù)即可找到中心點(diǎn)。
[0007] 調(diào)整高度方向上的坐標(biāo)具體步驟包括：
[0008] 步驟一、目測將測針針尖放在被測曲面中心的正上方，記錄當(dāng)前顯示的高度方向Y 坐標(biāo)值；
[0009] 步驟二、將記錄的Y坐標(biāo)值減去0.1mm，得到Y(jié)1值。將針尖抬起，手動(dòng)將三維工作臺(tái) 移動(dòng)至Y1坐標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度△ X后開始測量，得到第一條輪廓線；
[0010] 步驟三、將針尖抬起，將Y1坐標(biāo)值加上〇. oimm，得到Y(jié)2值。手動(dòng)將三維工作臺(tái)移動(dòng) 至Y2坐標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度△ X后開始測量，得到第二條輪廓線；
[0011] 步驟四、在Y2的基礎(chǔ)上以0 · 01mm為間距，得到Y(jié)3，Y4……Υ21，重復(fù)步驟三直至得到 第二十一條輪廓線；
[0012]所述的找到最接近被測曲面中心點(diǎn)的輪廓線具體實(shí)現(xiàn)方式為:將被測曲面以及 夾緊機(jī)構(gòu)移至金相顯微鏡200倍視野下，調(diào)整前后方向確保在顯微鏡下看到的第一條線與 Taylor-Hobson觸針式輪廓儀上測量的第一條線為同一條線即Y1，依此為起點(diǎn)逐條觀察劃 線痕跡，其中最接近工件加工回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的那條線，即為目標(biāo)值，記錄下該條輪廓線的編 號。
[0013]所述的最接近被測曲面中心點(diǎn)是指與實(shí)際中心點(diǎn)距離誤差小于0.01mm的中心點(diǎn)。
[0014] 所述的夾緊機(jī)構(gòu)包括從上至下依次設(shè)置的第一夾具體、第二夾具體和第三夾具 體，其中：第三夾具體設(shè)置于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀上，被測曲面設(shè)置于第一夾具體 和第二夾具體之間。
[0015] 所述的第一夾具體為彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。
[0016] 所述的第二夾具體的上部與第一夾具體旋緊配合，下部開有與第三夾具體扣合的 V字形槽。
[0017] 所述的第三夾具體的上部設(shè)有與第二夾具體的下部扣合的凸起球結(jié)構(gòu)，下部設(shè)有 與Taylor-Hobson觸針式輪廓儀夾緊設(shè)置的突出的圓柱結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述的第二夾具體和第三夾具體上設(shè)有對齊標(biāo)識(shí)。
[0019] 本發(fā)明方法的效果是利用金相顯微鏡在完成一次裝夾調(diào)整后可重復(fù)且準(zhǔn)確地找 到最接近待測非球面中心的輪廓線，繼而得到準(zhǔn)確的面型值，在保證檢測質(zhì)量的同時(shí)，又大 幅度的降低檢測工時(shí)，滿足生產(chǎn)線上快速檢測的需求。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明Taylor-Hobson觸針式輪廓儀示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明測量曲面面型時(shí)的示意圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明夾緊機(jī)構(gòu)的爆炸圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明夾緊機(jī)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖5是被測曲面的中心在金相顯微鏡放大200倍下的示意圖。
[0025]圖6是完成一次調(diào)試后反復(fù)裝夾測量實(shí)際效果。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明汽車電子開關(guān)外觀件的局部電鍍結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括以下步驟：
[0028] ①根據(jù)被測曲面4的矢高，選擇合適的測針，測針的選擇以針尖角度不與被測元件 表面干涉為好；
[0029] ②選擇與被測曲面4的R值接近或者矢高值接近的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行校正，以補(bǔ)償機(jī)械結(jié) 構(gòu)的不確定因素；
[0030] ③如圖3和圖4所示，將第三夾具體7底部一個(gè)突出的圓柱放入Taylor-Hobson觸針 式輪廓儀1的三維工作臺(tái)2上并夾緊；
[0031 ]④將第二夾具體6下方三個(gè)V字形槽，放在第三夾具體7上三個(gè)小球上。注意將夾具 體上刻有字母A的標(biāo)記對齊；
[0032] ⑤將被測曲面4放入第二夾具體6,注意安放平面不要有歪斜產(chǎn)品平面與夾具平面 貼合緊密；
[0033] ⑥將第一夾具體5旋入第二夾具體6，至此完成被測曲面4裝夾；
[0034]⑦目測將測針針尖3放在被測曲面4中心的正上方，記錄當(dāng)前顯示的Y坐標(biāo)值；
[0035] ⑧將測針移動(dòng)到被測曲面4的最右端，記錄當(dāng)前X坐標(biāo)值X2，將針尖抬起，移動(dòng)到被 測曲面4的最左端，記錄當(dāng)前X坐標(biāo)值XI，將X2值減去XI值，得到所需的測量長度Δ X。
[0036] ⑨將記錄的Y坐標(biāo)值減去0.1_，得到Y(jié)1值。將針尖抬起，手動(dòng)將三維工作臺(tái)移動(dòng)至 Π 坐標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度△ X后開始測量，得到第一條輪廓線。
[0037] ⑩將針尖抬起，將Y1坐標(biāo)值加上0.01mm，得到Y(jié)2值。手動(dòng)將三維工作臺(tái)移動(dòng)至Y2坐 標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度A X后開始測量，得到第二條輪廓線。
[0038] (0)在Y2的基礎(chǔ)上以0.01mm為間距，得到Y(jié)3，Y4……Υ21，重復(fù)步驟⑥直至得到第二 i 條輪廓線。
[0039] 如圖5和圖6所示，將待測曲面4連同第一夾具體5、第二夾具體6-起拿到金相顯 微鏡200倍視野下觀察，調(diào)整焦距后可以看到二十一條直線，200倍視野下可以看到在非球 面的中心有一個(gè)由于加工回轉(zhuǎn)零件產(chǎn)生的點(diǎn)，找到最接近非球面中心點(diǎn)的一條輪廓線，調(diào) 整前后方向，記錄下是第幾根輪廓線，此輪廓線與實(shí)際的中心點(diǎn)的距離誤差在〇_〇.01mm內(nèi)。
[0040] I象在Taylor-Hobson觸針式輪廓儀保存的二^--條輪廓線中找到步驟⑧所對應(yīng)的 那一條輪廓線，由于此輪廓線是最接近被測曲面4中心的輪廓線，存在少于0.01mm的誤差， 該誤差在實(shí)際應(yīng)用中此誤差可忽略不計(jì)。
[0041] ?完成被測曲面4旋轉(zhuǎn)中心找整調(diào)試，將第一夾具體5旋松拿走，從第二夾具體6 取出被測曲面4，放入另一個(gè)被測工件，重復(fù)步驟④至⑥注意每次都需要將標(biāo)記A對齊，不可 放錯(cuò)。開始下一個(gè)零件的測量，此時(shí)已無需再去重復(fù)步驟⑦至@即可完成測量工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀的裝夾測量回轉(zhuǎn)曲面的方法，其特征在于，首 先將首個(gè)被測曲面設(shè)置于夾緊機(jī)構(gòu)上，夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀上，然 后以被測曲面水平方向最右端X2和最左端XI的差值為測量長度ΛΧ，調(diào)整高度方向上的坐 標(biāo)值以得到若干條輪廓線，找到最接近被測曲面中心點(diǎn)的輪廓線并保存數(shù)據(jù)，之后的被測 曲面使用保存數(shù)據(jù)即可找到中心點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的調(diào)整高度方向上的坐標(biāo)具體步驟包 括： 步驟一、目測將測針針尖放在被測曲面中心的正上方，記錄當(dāng)前顯示的高度方向Y坐標(biāo) 值； 步驟二、將記錄的Y坐標(biāo)值減去o.lmm，得到Y(jié)1值。將針尖抬起，手動(dòng)將三維工作臺(tái)移動(dòng) 至Y1坐標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度△X后開始測量，得到第一條輪廓線； 步驟三、將針尖抬起，將Y1坐標(biāo)值加上0.01mm，得到Y(jié)2值。手動(dòng)將三維工作臺(tái)移動(dòng)至Y2 坐標(biāo)處，測針下垂，輸入測量名稱和測量長度AX后開始測量，得到第二條輪廓線； 步驟四、在Y2的基礎(chǔ)上以0.01mm為間距，得到Y(jié)3，Y4……Υ21，重復(fù)步驟三直至得到第二 十一條輪廓線，并按測量順序記下編號，第一條記為Υ1，第二條記為Υ2……第二十一條為 Υ21。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的找到最接近被測曲面中心點(diǎn)的輪廓 線具體實(shí)現(xiàn)方式為:將被測曲面以及夾緊機(jī)構(gòu)移至金相顯微鏡200倍視野下，調(diào)整前后方向 確保在顯微鏡下看到的第一條線與Taylor-Hobson觸針式輪廓儀上測量的第一條線為同一 條線，即Y1，依此為起點(diǎn)逐條觀察劃線痕跡，其中最接近工件加工回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的那條線，即 為目標(biāo)值，記錄下該條輪廓線的編號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的最接近被測曲面中心點(diǎn)是指與實(shí)際 中心點(diǎn)距離誤差小于0.01mm的中心點(diǎn)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的夾緊機(jī)構(gòu)包括從上至下依次設(shè)置的 第一夾具體、第二夾具體和第三夾具體，其中：第三夾具體設(shè)置于Taylor-Hobson觸針式輪 廓儀上，被測曲面設(shè)置于第一夾具體和第二夾具體之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的第一夾具體為彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述的第二夾具體的上部與第一夾具 體旋緊配合，下部開有與第三夾具體扣合的V字形槽。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的第三夾具體的上部設(shè)有與第二夾具 體的下部扣合的凸起球結(jié)構(gòu)，下部設(shè)有與Taylor-Hobson觸針式輪廓儀夾緊設(shè)置的突出的 圓柱結(jié)構(gòu)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的第二夾具體和第三夾具體上設(shè)有對 齊標(biāo)識(shí)。
【專利摘要】一種基于Taylor-Hobson觸針式輪廓儀的裝夾測量回轉(zhuǎn)曲面的方法，其特征在于，首先將首個(gè)被測曲面設(shè)置于夾緊機(jī)構(gòu)上，夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于Ta？ylor-Hobson觸針式輪廓儀上，然后以被測曲面水平方向最右端X2和最左端X1的差值為測量長度ΔX，調(diào)整高度方向上的坐標(biāo)值以得到若干條輪廓線，找到最接近被測曲面中心點(diǎn)的輪廓線并保存數(shù)據(jù)，之后的被測曲面使用保存數(shù)據(jù)即可找到中心點(diǎn)。本發(fā)明以解決批量化生產(chǎn)中檢測環(huán)節(jié)每次都需要去尋找回轉(zhuǎn)曲面的中心的問題。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN105466353
【申請?zhí)枴緾N201510891634
【發(fā)明人】湯亮
【申請人】上?，F(xiàn)代先進(jìn)超精密制造中心有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月7日