[发明专利]基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了齿轮测量技术领域内的基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量装置及测量方法，测量装置包括工作台，工作台上设有工件回转台和二坐标平移机构，二坐标平移机构包括固定在工作台上侧的X轴导轨，工件回转台上垂直设有中心定位芯轴，X轴导轨上可滑动地连接有Y轴导轨，Y轴导轨上可滑动地连接有升降架，升降架上连接有激光位移传感器，X轴导轨中心平面过工件回转台中心，激光位移传感器底座为可调角度的分度盘，通过调节分度盘，改变激光束相对于齿轮中心的位置进行偏置测量；本发明可以实现复杂齿轮的测量，测量过程中齿面数据无波动，精度好。

技术领域

本发明涉及一种齿轮测量方法，特别涉及基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量方法。

背景技术

齿轮测量技术可以分为接触时测量和非接触式测量两大类，目前广泛使用的是通过触法式或扫描式传感测头与几何形体表面接触而记录形体表面点的三维坐标位置的接触式测量方法，这种方法操作繁琐，有接触测头半径较大带来的横向分辨率的问题，而且需要提前规划测头运动路径。接触式测量能够有效的对直齿轮，斜齿轮等进行测量，但是当接触式测头测头测量弧齿圆柱齿轮时，接触面是曲面，接触点的法向量是不断变化的，因为测头体积的存在使得理论接触点与实际接触点存在差异，要对测头位置进行补偿有一定的困难且耗费大量计算。而目前非接触式测量主要是利用激光三角法，测量装置包括工作台，工作台上设有工件回转台和二坐标平移机构，二坐标平移机构包括固定在工作台上侧的X轴导轨，X轴导轨上可滑动地连接有Y轴导轨，Y轴导轨上可滑动地连接有Z轴导轨，Z轴导轨上可滑动地连接有滑架，滑架上连接有可转动的激光位移传感器，测试时激光头与齿轮中心始终在一条直线上，通过测量激光头与齿面的距离得到被测点到齿轮中心的距离，这种方法可以对弧齿圆柱齿轮等复杂齿轮进行直接测量，操作简单，但这种过中心的测量方法在测量齿面时齿面的法向量与测量激光束夹角较大，激光束在齿面上无法汇聚到一点，而是形成一块较大的光斑，测量结果波动较大，测量精度低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于解决上述现有技术中测量精度低的技术问题，提供基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量方法，本发明可以实现复杂齿轮的测量，测量过程中齿面数据无波动，精度好。

本发明的目的是这样实现的：基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量装置，包括工作台，所述工作台上设有工件回转台和二坐标平移机构，所述二坐标平移机构包括固定在工作台上侧的X轴导轨，所述工件回转台上垂直设有中心定位芯轴，所述X轴导轨上可滑动地连接有Y轴导轨，所述Y轴导轨上可滑动地连接有升降架，所述升降架上连接有激光位移传感器，所述X轴导轨中心平面过工件回转台中心，激光位移传感器底座为可调角度的分度盘。

本发明通过旋转激光位移传感器设置激光位移传感器相对被测齿轮角度的偏置，再采用偏置后的激光位移传感器进行被测齿廓上各测量点坐标位置的采集，使激光光束打在齿面上的光斑汇聚成一点，减少测量数据波动，可以实现复杂齿轮的测量，测量过程中齿面数据无波动，精度好，可应用于各种齿轮的测量工作中。

作为本发明的进一步改进，所述二坐标平移机构通过伺服电机驱动并通过控制器控制激光位移传感器沿X轴导轨或Y轴导轨移动，工件回转台底部设有回转驱动装置。

使用基于激光位移传感器的齿轮角度偏置测量装置进行测量的方法，包括以下步骤，

(1)调节分度盘，采集中心定位芯轴外圆周数据以标定中心位置，使激光光束过中心定位芯轴中心，将被测齿轮安装在中心定位芯轴上，通过伺服电机驱动激光位移传感器沿Y轴运动到待测量的高度；

(2)通过伺服电机驱动激光位移传感器沿X轴运动使测量数据在激光位移传感器量程范围内，调节分度盘到预设偏置角度，使激光位移传感器发射的激光束直射到被测齿廓上；

(3)通过回转驱动装置驱动工件回转台沿从被测齿面转到X轴方向匀速旋转，激光位移传感器发射的激光束依次直射在被测齿轮齿廓上，采集光束在被测齿廓上投射点相对激光位移传感器坐标中心位移数据；