[发明专利]一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法

说明书

本发明提出了一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的计算方法，选用四个激光位移传感器，将导轨倒置安装，传感器分别置于测量架的不同位置用于测量导轨的底面和两侧面。通过对导轨底面基准和侧面基准扫描，运用最小二乘拟合得到基准面的平面度；通过激光位移传感器对滚道的扫描，运用最小二乘拟合得到圆弧滚道的圆心位置；计算出滚道中心轴线的直线方程，计算导轨左右滚道中心轴线的空间距离即为滚动直线导轨副导轨的中径。通过对导轨滚道中心线的求解，能够更好的拟合滚道相对于底面基准和侧面基准的平行度，对滚动直线导轨副导轨中径测量提出完善的算法。

技术领域

本发明属于滚动直线导轨副导轨型面指标检测领域，特别是一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法。

背景技术

导轨作为滚道直线导轨副的重要组成部分，导轨型面的精度对滚动直线导轨副运动的综合精度影响很大，导轨滚道半径、侧面基准和底面基准的平面度、滚道中心线相对于基准的平行度、导轨滚道的中径等参数的偏差都会直接影响导轨副的性能。因此，提高导轨型面参数的测量精度，有重要的研究意义。

滚动直线导轨副导轨中径的测量主要分为接触式测量与非接触式测量。接触式测量，主要使用千分表进行人为检测，这种方法虽然测量精度较高，但是操作繁琐受人为和外界环境因素影响较大，且无法实现自动化测量，测量花费时间长；非接触式测量方法，是通过激光位移传感器扫描导轨滚道，在计算机中拟合出导轨滚道的中径。

对于非接触式测量，由于导轨长度较长，单一截面导轨型面参数不能完全反应导轨型面指标，导轨滚道半径及滚道中径不易测量。目前国内对滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测和研究还处于初级阶段，检测精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动直线导轨副导轨滚道中径的检测方法，以提供基于非接触式导轨滚道型面的测量方案。

实现本发明目的的技术解决方案为：

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，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；

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。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明将导轨中径测量问题转化为异面直线的距离问题，将不同坐标系下采集的数据通过几何位置关系与坐标变换转化到同一坐标系下，通过求解异面直线距离来求得导轨滚道中径，解决了导轨滚道较长不利于直接求解滚道中心距的问题。