CN102607413A - 一种锥环几何参数综合检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锥环几何参数综合检测装置，该装置适用于锥环(内锥)的锥度、锥高、大(或小)端直径等多项几何参数综合检测，主要的功能结构包括大、小两可动测头；芯轴；弹簧；直线轴承；定位销；CCD装置；位移传感器和接触检测传感器；所述两测头的直径差为一固定值；采用被测件动而测量装置静的测量方式，大大提高了测量效率；采用直线轴承及弹簧，测量时可以使被测件与测头自动处于正确的相对位姿，这可以极大地减少测量误差，提高测量效率；本装置一次操作即可测出被测件的3项几何参数：锥度、锥高、大(或小)端直径，相当于将测量效率提高了几倍。同时，该装置结构简单，操作方便，对操作人员的技术水平要求很低。

Description

一种锥环几何参数综合检测装置

技术领域

本发明属于测量应用技术领域，涉及一种检测装置，尤其是一种锥环几何参数综合检测装置。

背景技术

目前，生产现场通常的锥环(内锥)零件各项几何参数精度检测主要使用各种测量工具分别进行测量，一次只能检测一项参数指标，如锥环高度主要用游标卡尺测量，锥环锥度主要利用塞规进行测量，而锥环的端面直径(包括大、小端直径)有时只是定性地检测一个，有时甚至没法具体检测(由于工艺的要求，锥环两端有倒角，因此无法直接测出锥体两端直径)。同时，采用塞规检测锥环锥度，也只是一种定性测量，精度不高，效率低下。

总之，现有的同步器锥环的几何参数的综合检测效率低下，精度整体不高，同时对操作人员的技术水平要求较高，不能很好地满足实际的生产现场检测的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锥环几何参数综合检测装置，该装置一次操作即可完成对被测件的锥度、锥高、锥体大端直径或小端直径等多个参数的测量，有效提高了测量效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种锥环几何参数综合检测装置，包括基座，在基座上端工作面垂直设置有一芯轴，所述芯轴由下至上分别通过直线轴承安装有圆盘状的大测头和小测头，在大测头和小测头之间采用第一弹簧连接，大测头和芯轴之间采用第二弹簧连接；在基座上于芯轴的旁侧还设置有CCD装置；所述芯轴为空心轴，在芯轴内轴向设置有光栅尺，在大测头和小测头上分别设置有与所述光栅尺配合的测头。

进一步的，上述CCD装置为高分辨率CCD摄像机，所述CCD摄像机镜头朝向安装于芯轴上的被测工件；CCD摄像机通过数据线连接至计算机，所述计算机上安装有图像处理软件模块。

在上述基座上端的工作面上，于芯轴四周布置有三个成120°角分布的定位销，三个定位销的定位基准面的平面度精度为6-7级。

上述定位销上装有接触检测传感器。

上述第一弹簧和第二弹簧刚度不同。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)测量时，锥度测量装置固定在工作台上，而定位销就相当于限位装置。比起工件固定在工作台上测量装置运动的方法，效率要高的多，而且操作起来也更容易，简便。

(2)两测头之间采用弹簧连接，在弹簧力的作用下，被测件与测头自动紧密接触，通过设计不同刚度的弹簧，还可以控制它们之间的接触力，比起手动调节它们之间的接触来说，效率明显提高，误差减小。

(3)测头通过直线轴承与芯轴间形成滑移副，其中，直线轴承为标准件，由专业化厂家生产，从而有高的配合精度，低的成本，可以保证测头与被测件之间具有准确的测量位置。比起测量时手动找正来说，效率和精度都要高。而且这也符合标准化的设计准则。

(4)测量过程中测头的位置由位移传感器直接读出，快速、高效、精确。

(5)定位销上装有接触检测传感器，根据各个传感器的读数，由***自动判定被测件在测量中的位置，当***找到正确的测量位置后，自动记录测量数据，并计算出测量结果。

附图说明

图1为本发明的结构剖面示意图。

其中：1为基座；2为定位销；3为大测头；4为小测头；5为芯轴；6为第一弹簧；7为第二弹簧；8为被测件；9为CCD装置；10为光栅尺；11为光栅尺测头；12为定位基准面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明的锥环几何参数综合检测装置包括基座1，在基座1上端工作面垂直设置有一芯轴5，芯轴5由下至上分别通过直线轴承安装有圆盘状的大测头3和小测头4，大、小测头3、4通过直线轴承与芯轴5之间形成滑移副，测头与轴承间固定连接，轴承与芯轴间采用g6/H7的间隙配合，使它们只可相对滑动，不可相对转动。在大测头3和小测头4之间采用第一弹簧6连接，大测头3和芯轴5之间采用第二弹簧7连接；在基座1上于芯轴5的旁侧还设置有CCD装置9所述CCD装置9为高分辨率CCD摄像机，CCD摄像机镜头朝向安装于芯轴5上的被测工件，CCD装置9的高度为一定值；CCD摄像机通过数据线连接至计算机，所述计算机上设计有图像数据处理相关软件模块。

芯轴5为空心轴，在芯轴5内轴向设置有光栅尺10，在大测头3和小测头4上分别设置有与光栅尺10配合的测头11。在基座1上端的工作面上，于芯轴5四周布置有三个成120°角分布的定位销2，三个定位销2的定位基准面的平面度精度为6-7级。定位销2上装有接触检测传感器。并且在设计时，所述第一弹簧6和第二弹簧7刚度不同。本发明的芯轴5安装在基座1上要保持轴线与定位销的定位基准面12垂直，

测量时使被测件的上边缘位于CCD摄像机视场的中心区域；测量时，被测件8-锥环大头朝下移动，并施加适当的压力将锥环压下，锥环随测头一起向下移动，当锥环的下端面与定位销2的上表面接触时，运动停止；当锥环的位置找正后，此时，由于弹簧力的作用，测头会与锥环紧密接触，由于直线轴承的作用，可保证测头与锥环侧面垂直相交；最后由***自动完成最后的所有测量计算工作。

本发明关于锥环的锥度检测方法如下：

实际生产中由于工艺等的因素，锥体两端的几何形状不完整；并且由于圆锥体中任意一段锥体的锥度与整个锥体锥度相等。因此，本装置的锥度检测部分采用取出中间的一段完好锥体进行锥度检测。本装置的锥度检测部分将锥度计算公式中的大、小端直径差固定为一常数值，即通过直径固定的大、小测头来实现，测量时锥环大端向下压在测头上，继续施加压力，直至锥环大端面与基面上的3个定位销均匀接触，此时由于弹簧力的作用，两测头与零件锥面紧密接触，且由于结构中采用了直线轴承，可以保证两测头端面与被测件轴线垂直。由位移传感器可得到小测头上端面距大测头上端面之间的距离L及大测头上端面到定位销上表面的距离L₁，再根据大、小测头的直径差就可计算出锥环的锥度C＝(D-d)/L。

本发明关于锥高及大(或小)端直径的测量方法如下：

当***检测到被测件置于正确的测量位置时，CCD摄像机及时捕捉被测件若干张图像，传至***，经过滤波，二值化，边缘检测，直线拟合等一系列图像处理操作，同时对CCD摄像机进行标定，由标定而得到的摄像机的内外参数及处理过的图像即可计算出被测件的高度H。由上述测得大测头上端面到定位销上表面的距离L₁及锥环锥度C，可计算出锥环大端直径D₀，即

D₀＝D+2L₁×tan(a)＝＝D+2L₁×(C/2)＝D+L₁C

其中，a为锥半角，D为大测头直径。

综上所述，本发明装置结构简单，操作方便快捷，精度高；一次操作可测量多个参数，效率高。

综上所述，使用本发明装置进行测量，精度和效率高，操作极其快捷方便，操作人员无需具备任何的专业知识即可完成锥环多项几何参数的测量工作。

Claims (5)

1.一种锥环几何参数综合检测装置，其特征在于，包括基座(1)，在基座(1)上端工作面垂直设置有一芯轴(5)，所述芯轴(5)由下至上分别通过直线轴承安装有圆盘状的大测头(3)和小测头(4)，在大测头(3)和小测头(4)之间采用第一弹簧(6)连接，大测头(3)和芯轴(5)之间采用第二弹簧(7)连接；在基座(1)上于芯轴(5)的旁侧还设置有CCD装置(9)；所述芯轴(5)为空心轴，在芯轴(5)内轴向设置有光栅尺(10)，在大测头(3)和小测头(4)上分别设置有与所述光栅尺(10)配合的测头(11)。

2.根据权利要求1所述的锥环几何参数综合检测装置，其特征在于，所述CCD装置(9)为高分辨率CCD摄像机，所述CCD摄像机镜头朝向安装于芯轴(5)上的被测工件；CCD摄像机通过数据线连接至计算机。

3.根据权利要求1所述的锥环几何参数综合检测装置，其特征在于，在所述基座(1)上端的工作面上，于芯轴(5)四周布置有三个成120°角分布的定位销(2)，三个定位销(2)的定位基准面的平面度精度为6-7级。

4.根据权利要求3所述的锥环几何参数综合检测装置，其特征在于，所述定位销(2)上装有接触检测传感器。

5.根据权利要求1所述的锥环几何参数综合检测装置，其特征在于，所述第一弹簧(6)和第二弹簧(7)刚度不同。

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