[发明专利]一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法

权利要求书

1.一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置的测量方法，所述薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置包括控制盒(1)，所述控制盒(1)上设置有连接杆(2)和探头安装架(6)，所述控制盒(1)内安装有信号处理和传输模块(3)，所述信号处理和传输模块(3)与数控机床的上位机电连接，所述探头安装架(6)上设置有测量探头，所述测量探头包括两块铰接在探头安装架(6)上的旋转块(7)，两块所述旋转块(7)端部均设置有滚轮(11)，两块所述旋转块(7)之间的铰接点上安装有绝对角度编码器(8)，所述绝对角度编码器(8)与信号处理和传输模块(3)电连接；

两块所述旋转块(7)之间安装有微动开关(10)，所述微动开关(10)与信号处理和传输模块(3)电连接；所述探头安装架(6)中间安装有竖直设置的弹簧(5)；

所述旋转块(7)的铰接点上安装有回弹机构(9)，所述控制盒(1)与探头安装架(6)之间安装有旋转机构(4)，所述控制盒(1)内安装有独立电源，所述独立电源与信号处理和传输模块(3)电连接；

其特征在于，测量方法包括以下步骤：

S1：选取待测量薄壁零件侧壁上的一个测量点，并以测量点所在的侧壁面切线方向作为数控机床的主轴轴向，在数控机床上设定测量探头的测量路径；

S2：将测量装置通过连接杆(2)安装在数控机床的刀柄上，刀柄再安装在数控机床的主轴上；

S3：启动数控机床，数控机床的主轴带动测量探头移动到测量点上方并缓慢向下移动，零件的侧壁置于两块所述旋转块(7)之间；

S4：当测量探头的滚轮(11)到达测量点时绝对角度编码器(8)开始检测，并且每隔一段设定时间，绝对角度编码器(8)测量一次两块所述旋转块(7)的相对旋转角度，并发送给信号处理和传输模块(3)；

S5：当测量探头的滚轮(11)离开测量点后，数控机床的主轴停止移动，绝对角度编码器(8)停止检测，数控机床的主轴向上移动离开零件，回到原点位置等待下一次测量；同时信号处理和传输模块(3)通过角度数据计算出壁厚并发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置的测量方法，其特征在于，所述信号处理和传输模块(3)计算壁厚的计算方法包括以下步骤：

S1：统计测量点区域内绝对角度编码器(8)每一次检测的角度数据集｜α_i-m,…,α_i…,α_i-m|，并计算方差σ_i和均值μ_i，其中α_i为某一i时刻绝对角度编码器(8)检测的的角度值，m为设定时间间隔；

S2：根据公式对均值μ_i和方差σ_i进行滤波处理，滤波后的数据α即为两块所述旋转块(7)真实的旋转角度值；

S3：利用余弦定理公式计算出侧壁厚度，其中α₀为绝对编码器的初始角度，r为测量点与两块所述旋转块(7)的铰接点的距离值。