[发明专利]一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法

权利要求书

1.一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法，基于扫描待测导轨左右滚道及侧面基准的两个传感器，采集待测导轨底面基准的数据的两个位移传感器，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对四个传感器初始位置进行标定；

步骤2、构建坐标系包括构建标准块的固定空间直角坐标系、测量导轨待测截面的空间直角坐标系、四个传感器空间直角坐标系；

步骤3、确定导轨底面基准和侧面基准的平面度：两个传感器对待测导轨底面轮廓进行扫描，另外两个传感器对待测导轨侧面基准进行扫描，将传感器得到的数据转化为在标准块固定空间直角坐标系的坐标值，进行平面的最小二乘拟合，得到待测导轨底面基准和侧面基准的平面度；

步骤4、计算单一截面滚道中心点坐标：两个传感器在竖直方向对待测导轨滚道截面进行扫描，得到在直角坐标系下测量点的坐标；将左滚道的坐标和右滚道的坐标分别转化为待测截面直角坐标系下的坐标，将两组坐标分别用圆的最小二乘进行拟合，得到待测截面直角坐标系下左滚道的中心点的坐标和右滚道中心点的坐标；具体包括以下步骤：

步骤4.1、扫描待测导轨的待测截面滚道轮廓，得到若干左滚道的在待测截面的测量点坐标；

步骤4.2、将传感器坐标系下的测量数据点坐标转换为待测截面直角坐标系下的相对坐标；

步骤4.3、构建圆的最小二乘拟合方程：

其中A,B,C,D为拟合圆的参数，A＝-2x_11roll,B＝-2y_11roll,C＝-2z_11roll，

D＝x_11roll²+y_11roll²+z_11roll²-r²，(x_11roll，y_11roll，z_11roll)为待测截面滚道的圆心坐标，为第一激光位移传感器7对左滚道第i个点在待测截面直角坐标系下的轮廓数据；n为待测截面采集的点的数量；

步骤4.4、根据目标方程，要求解拟合方程的最小值，对式(10)中的每项未知参数A,B,C,D求偏导；

步骤4.5、根据空间圆方程的一般形式，得到左滚道在待测截面直角坐标系下的滚道中心坐标；

步骤4.6、经过步骤4.1-步骤4.5，进行坐标变换和滚道的拟合，求得右滚道在待测截面直角坐标系下的滚道中心坐标；

步骤5、拟合滚道中心轴线的方向向量：移动扫描待测导轨的不同截面，计算不同截面下左滚道和右滚道的中心坐标，将中心坐标转化为标准块固定直角坐标系下的坐标，对空间点进行最小二乘直线拟合，得到左滚道、右滚道的中心轴线的方向向量；

步骤6、对称两滚道中心轴线距离求解：根据步骤5得到左滚道、右滚道拟合的方向向量，由空间直线的距离公式，解出待测导轨左滚道的中心轴线与右滚道的中心轴线的距离，即完成对滚动直线导轨副导轨滚道中径的测量。

2.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法，其特征在于，步骤3待测导轨底面基准最小二乘拟合的平面度结果t₁为：

其中A₁,B₁,C₁为待求拟合平面的系数；(x_0i,y_0i.z_0i)为第i个扫描点(x₀,y₀,z₀)对应的空间点坐标；

待测导轨侧面基准最小二乘拟合的平面度t₂为：

其中A₂,B₂,C₂为侧面拟合方程的待求系数。

3.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法，其特征在于，步骤4左滚道在待测截面直角坐标系下的滚道中心坐标可以表示为：

其中A＝-2x_11roll,B＝-2y_11roll,C＝-2z_11roll。