[发明专利]非接触式在线测量大型轴工件直径的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量机械加工大型轴工件直径的装置，特别是一种非接触式在线测量大型轴工件直径的装置。

背景技术

随着大型机械设备向着复杂化、精密化方向发展，对于这些设备所需要的大尺寸工件加工质量的检测要求也不断提高。长期以来，国内外对大直径测量进行了大量的研究，但是一直没有理想的方法和仪器出现，尤其在机械加工行业中，大直径尺寸的精密测量尚未得到很好解决。

对于大外径的测量，目前企业普遍采用的还是游标卡尺、外径千分尺、卡规和π尺等直接测量的方法，检具笨重，操作不便，测量精度低，测量效率不高。相对于直接测量法，间接测量方法在测量范围、仪器的便携式、测量效率等方面具有明显的优势，其中具有代表性的测量方法包括滚轮法、三点法和圆周要素法等。

滚轮法测量大直径具有体积小、操作方便、工作效率高以及可在线动态测量等优点，但是测量过程存在滚轮和工件之间相对打滑等诸多误差因素，目前天津大学和合肥工业大学等机构都在从事滚轮法大直径测量的研究，但是为了减小误差影响和进行误差补偿，仪器结构和信号处理过程越来越复杂化。

三点法的测量原理是根据平面几何中过不在同一直线上的三个点可以唯一确定一个圆的定理，通过间接测量的方法，获得大尺寸孔或轴的直径。目前便携式的产品如瑞士TESA公司生产的ETALON ZEDURAM通用电子测量仪等。西南交通大学目前也在开展这方面的研究，设计开发了一套检具用于火车车轮直径的测量。

圆周要素法直径测量，根据所测量的圆周要素不同可分为：测量圆周的弓高和弦长来获得被测直径；测两切线的夹角和从角顶到工件表面距离来获得被测直径，测固定角度和弦长来获得被测直径等。杨宏宇等基于标记法研制的“智能大直径测量仪”其实质就是采用角度弦长方法；专利“大直径轴盘类工件直径的测量方法及装置”也是采用相同的测量原理。

在根据圆周要素测量直径的方法中，目前广泛使用的是弓高弦长类测量仪器。目前武汉理工大学、西南交通大学和申请人所在的湖南科技大学等机构积极开展这方面的研究，研究的关键问题在于如何提高弓高弦长法直径测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计科学，结构简单，根据被测大轴的尺寸优化确定标定系统大圆盘和小圆盘以及测试系统的弦长值，测试系统的弦长和初始弓高参数进行现场标定。采用激光位移传感器进行弓高测量，计算机自动剔除异常数据的非接触式在线测量大型轴工件直径的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：测量底座(4)的云台(5)上装有三根导轨(6)由丝杆(7)和螺纹联接，底座(4)上装有立柱(8)，立柱(8)上套装有四个导轨滑块(9)并装有锁紧螺丝(10)，上下导轨滑块(9)固装的滑板(11)长度一致且装有传感器(12)由锁紧螺杆(13)联接，立柱(8)上中间套装的二个导轨滑块(9)由锁紧螺杆(14)联接装有滑板(11)和传感器(12)，中间导轨滑块(9)滑板(11)的长度小于上下滑板(11)，传感器(12)与计算机(1)之间由电缆联接，标定底座(15)上固装有对称的支撑座(16)，支撑座(16)由旋转轴(17)联接并装有轴承(18)，旋转轴(18)中央装有两个直径大小不同的圆盘(19)和小圆盘(20)，调速电机(2)由支架(21)联接固定在标定底座(15)上，调速电机(2)机轴与一端旋转轴(17)联接，另一端旋转轴(17)与固定在标定底座(15)支架(21)上的转速编码器(22)联接，测量底座(4)与标定底座(15)之间由大平台(23)联接.测量底座(4)与标定底座(15)能单独使用，由于被测量物的异形或超大，测量底座(4)能安装三角架、曲线架和其它异形架.

本发明的优点是：1，设计科学，结构简单。根据被测大轴的尺寸优化确定标定系统大圆盘和小圆盘以及测试系统的弦长值，测试系统的弦长和初始弓高参数进行现场标定。采用3只高精度激光位移传感器的对称布置进行弓高的相对测量，降低了测量时测试系统和被测大轴之间的位置精度要求。2，数据取样多样化，集中处理数据误差小。通过测量过程中传感器的读数调整上下传感器的对称性，通过测量数据的处理，自动剔除异常数据。标定和测量过程自动进行整圆周内均匀采样并取平均的方法减小随机测量误差和圆度误差对测量结果的影响。3，制作费用低，运营成本小。

附图说明

附图1本发明测量底座和标定底座结构图

附图2本发明测量底座结构示意图

附图3本发明标定底座结构示意图

下面根据附图对本发明作进一步详细说明：

具体实施方式