[发明专利]不规则孔周长测量及周长和直径的检测装置及方法

权利要求书

1.一种不规则孔周长和直径的检测装置，由床身、旋转工作台、滑台气缸、位移传感器、圆光栅、测头支架、测头、位移量调节架、伺服系统、工件夹具组成；其特征在于：床身与地面间采用隔振地基与地面连接，床身中心固定连接有旋转轴系，旋转轴系的下端连接伺服系统，旋转轴系的上端与旋转工作台固定连接，圆光栅套装在旋转轴系上位于床身和旋转工作台之间，滑台气缸与旋转工作台固定连接，工件夹具固定在床身上，待测量工件放置在工件夹具上 ，测头支架固定滑台气缸上，测头位于测头支架的前端，位移量调节架固定连接在测头支架上，位移传感器固定在旋转工作台，位移量调节架位于位移传感器一侧用于调整位移传感器的位移量，位移量调节架为L型，长边固定在测头支架，短边顶在位移传感器4的触头上，位移量调节架与滑台气缸的运动方向同步。

2.根据权利要求1所述的不规则孔周长测量及周长和直径的检测装置，其特征在于所述的旋转工作台上直接固定连接激光位移传感器进行非接触测量。

3.不规则孔周长测量及周长和直径的检测方法，其特征在于具体的检测步骤如下：

根据环境与工件不同选择不同的测量方式，即接触测量和非接触测量；

1）首先采用标准件对测量系统参数进行标定，调整工件夹具和机械手，将标准件放到测量工位上，测头支架被推到测量位置，测头支架上的测头与检测孔壁相接触，调整位移量调节架使位移量调节架上的短边与位移传感器接触后使其处于有效量程内，旋转工作台转动由圆光栅采集角度量，通过位移传感器同步采集该角度的径向量，或者可直接用机械手夹持工件并用激光位移传感器7进行测量；

2）系统发指令，旋转工作台转动，由圆光栅、位移传感器或激光位移传感器同步采集测量数据；并由位移传感器或激光位移传感器同步获取角度量和半径量后，根据曲线在分割无限小就是直线的原理，按标准圆周长公式为L=2πR，对于不规则圆在不同的角度半径是不同的，将圆角度360分割成n份即2π/n,周长公式为L={(R₁+R₂)/2}×2π/n+{(R₂+R₃)/2}×2π/n+……{(R_n+R₁)/2}×2π/n={[(R₁+R₂) +(R₂+R₃) +……(R_n+R₁)]/2}×2π/n= {[2R₁+2R₂+2R₃+……2R_n] /2}×2π/n= [R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n,当圆角度分割越小圆周长越准确;

已知周长后求直径公式为D = {[R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n}/π=2×[R₁+R₂+R₃+……R_n]/n；公式中的R₁、 R₂..... Rn代表的含义是将圆周360度分成n份角度，R₁代表的含义是在360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R₂代表的含义是在2×360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R_n代表的含义是在360（n×360/n）度圆弧角度位置到旋转中心的半径；

3）将测量数据按以上公式进行计算后传递到数据采集及通信系统8，数据采集及通信系统进行处理后获得孔周长和直径尺寸在数据处理及显示系统10上显示作为检测标准数值；

4）测量后滑台气缸将测头支架、位移传感器或激光位移传感器置于初始点，将标准件取下，开始对工件进行测量；

5）机械手将输送链上的工件拿取后放入工件夹具上，工件夹具将工件夹紧；滑台气缸带动测头支架上的测头与工件测量孔面相接触，同时调整位移量调节架使位移量调节架上的短边与位移传感器接触后使其处于有效量程内，这时伺服系统和旋转工作台开始转动，固定在旋转工作台上的位移传感器和滑台气缸带动的测头支架上的测头在转动过程中因工件半径的变化，位移传感器将其数据获取后进行运算，并将运算结果与检测标准数值比对后按测量值进行工件分类；并根据侧量工件的数值进行下一步的加工。