[发明专利]基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法及装置

说明书

本发明涉及基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法及装置，该测量装置包括机械系统和控制系统，机械系统包括仪器外壳、仪器主轴、传感器支架和安装在传感器支架上的非接触传感器，传感器支架设置在仪器主轴的外端；通过采集仪器主轴沿Z轴方向的直线位移信号、仪器主轴带动非接触传感器沿C轴方向旋转时的非接触传感器读数信号以及与各读数信号对应的沿C轴方向的角位移信号，根据这些信号构建传感器读数与理论计算的距离的之和最小的目标函数并求解，得到被测工件的内圆度；测量过程中不需要精确对准主轴轴线和内孔轴线的同心度，即可以偏心放置，解决了由于仪器旋转轴与内孔中心轴的偏差导致测量结果不准确的问题。

技术领域

本发明涉及基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法及装置。

背景技术

圆度测量是保证机械零件产品质量和使用性能的重要检测手段。圆度测量的基本原理是首先获取被测圆上一系列点的坐标，然后根据需要计算出这些点的最小二乘圆、最小区域圆、最大内接圆或最小外接圆的圆心坐标和对应的轮廓最大、最小半径等信息，最后按照产品几何量技术规范评定圆度误差的方法就可以计算出圆度误差值。常见的圆度仪一般采用接触式测量方式，结构上有两种形式：一种是传感器旋转式，一种是工作台旋转式。传感器旋转式圆度仪工作时带有触头的传感器随主轴旋转，放置在工作台上的被测零件固定不动；而工作台旋转式圆度仪工作时，带有触头的传感器固定，放置在工作台上的被测零件随工作台仪器旋转。

圆度仪在测量时被测零件必须进行安装位置调整，控制其安装偏心在规定的范围内，以避免过量的偏心畸变。对于一般精度的测量，偏心量应限制在0.1mm以内，高精度测量应限制在0.01mm以内。现有技术是通过检测仪器将传感器置于内圆孔中心轴上，并沿轴向旋转，在旋转过程中同步采集角位移数据和传感器的读数，对角位移数据和传感器的读数进行处理得到被测内圆孔的测量数据；但是在上述检测过程中，由于检测仪器的旋转轴与内孔的中心轴会存在一定的偏差，而偏差值的存在会影响测量结果。

发明内容

本发明的目的是提供基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法及装置，用以解决现有技术在测量内孔时由于仪器旋转轴与内孔中心轴的偏差导致测量结果不准确的问题。

本发明提供一种基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法，包括以下步骤：

1)采集数据：

通过主轴带动非接触传感器在被测工件的内孔旋转至少一周，采集非接触传感器在被测工件的待测截面处的一组读数c_i，同时记录相应读数所对应位置处所述非接触传感器的角位移θ_i，旋转过程中，保持非接触传感器的转动轴线与被测工件的轴线平行；

2)建立非接触传感器的理论测量值与非接触传感器的偏置距、非接触传感器的零示值距离、非接触传感器的角位移、被测工件的内孔的中心和被测工件的内孔半径的关系：

在所述待测截面上，以非接触传感器的测量中心为A点，C点为非接触传感器的示值零点位置，A点向主轴的轴线作垂线，其交点为O点，以O点作为原点，建立X-O-Y坐标系，被测工件的内孔的中心为H点即(X_H，Y_H)，被测工件的内孔半径为R，B为M个采样点中的任一个，线段OA为非接触传感器的偏置距a，线段AC为非接触传感器的零示值距离为b，线段CB的长度为理论距离c，θ_i为对应B点的角位移数据，则A、B和C点的坐标分别为：

B点的坐标还满足下式：

因此，B点的坐标标记为：

则理论距离即线段CB的长度为：