CN111238413A - 一种测量轴类零件内孔同轴度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量轴类零件内孔同轴度的装置，包括测量平台、待测零件和数据采集及处理模块，所述测量平台上设有驱动模块、定位模块和测量模块，所述测量模块包括固定在定位模块上的激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺，所述激光位移传感器可通过定位模块左右移动，所述测量内孔探头可通过定位模块上下移动，所述待测零件放置在驱动模块上并通过驱动模块旋转，所述激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺与数量采集及处理模块信号连接，该发明在实现同轴度高精度测量的同时，极大地提高测量效率，节约测量成本。

Description

一种测量轴类零件内孔同轴度的装置及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体为一种测量轴类零件内孔同轴度的装置及方法。

背景技术

目前，轴类零件内孔的同轴度测量大部分依然属于接触式测量方法，即使用测量工装与夹具夹持零件，由检验人员手动旋转零件，通过测头与零件表面接触进行测量数据点的采集，根据指示表的读数变化判断零件的同轴度是否达到要求。使用上述测量方法得到的测量结果受到测量装置、环境扰动和人工操作等多种因素的影响，导致得到的测量结果精度较低。这种接触式测量方法存在以下几点弊端：

1、需要多组工装与夹具，成本高。由于轴类零件内孔的各组成部分的尺寸变化较多，导致轴类零件内孔具有多种规格，且需要根据不同规格定制多组测量工装与夹具，使测量成本增高。

2、表面形貌复杂，数据点采集困难。轴类零件内孔的表面形貌比较复杂，测量过程中测头很难时刻与被测表面完全接触，导致当前被测截面的数据点准确度不高。而且某些规格零件的轴向长度有限，导致可用于测量的截面数量也有限，如果只测量个别截面，则数据点单一，只适合测量同心度，不适合测量同轴度。

3、人工旋转驱动，精度低。由检验人员手动控制零件旋转，很难达到稳定匀速状态，因此会有数据点分布不均的情况出现，精度不易保证且效率低。而且人工旋转驱动容易导致零件产生局部跳动，直接影响到测量数据的准确性，从而影响测量结果。

随着现代测试技术的发展，光学测量技术被越来越多的应用于零件形貌特征的检测中，它集合了光学和电子学两大领域的优势，具有非接触、精度高、抗干扰能力强等特点，基于激光测距的激光位移传感器是光学测量的典型代表之一，以集成度高、实时性好等优点广泛应用于精密测量和逆向工程等研究领域，特别是在具有复杂表面形貌的零件检测中，激光位移传感器比传统的接触式测量方法更易获得零件表面的特征信息，极大的提高了检测精度，同时有效提高了检测的效率。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种能够实现同轴度高精度测量的同时，极大地提高测量效率，节约测量成本的轴类零件内孔同轴度的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测量轴类零件内孔同轴度的装置，包括测量平台、待测零件和数据采集及处理模块，所述测量平台上设有驱动模块、定位模块和测量模块，所述测量模块包括固定在定位模块上的激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺，所述激光位移传感器可通过定位模块左右移动，所述测量内孔探头可通过定位模块上下移动，所述待测零件放置在驱动模块上并通过驱动模块旋转，所述激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺与数量采集及处理模块信号连接。

优选的，所述定位模块包括型材架和设置于测量平台上的导轨，所述型材架顶端固定有激光位移传感器，所述型材架底端固定有滑块，所述滑块与导轨滑动连接，并可带动型材架沿导轨左右移动，所述测量平台上靠近导轨的一侧还设有光栅尺。

优选的，所述定位模块包括第一上下平移台和第二上下平移台，所述第二上下平移台上设有顶尖，所述顶尖的位置与待测零件的端面相对应，并可通过第二平移台上下移动，所述第一上下平移台上设有探头夹持装置，所述探头夹持装置夹持测量内孔探头并可通过第一上下平移台上下移动。

优选的，所述定位模块包括设置于测试平台上的压辊，所述压辊将待测零件压紧。

优选的，所述驱动模块包括设置于测量平台上的电机支座，所述电机支座上固定有调速电机，所述调速电机的电机轴与联轴器的一端相连接，所述联轴器的另一端与齿轮箱的输入轴相连接，所述齿轮箱与两个摩擦轮相连接，并带动两个摩擦轮旋转，两个所述摩擦轮之间设有待测两件，并可随两个所述摩擦轮旋转相应的角度。

一种上述装置测量轴类零件内孔同轴度的方法，包括如下步骤：

步骤一：将测量平台固定在测量地点的平面上，将零件固定在测量平台上，同时调整各个零件的相对位置，搭建好整个测量装置；

步骤二：将待测零件放在摩擦轮上，并尽量保证水平放置，调整顶尖的位置，顶在待测零件零件的轴端的回转中心，调整压辊的位置，使压辊压在待测零件上方；

步骤三：接通调速电机的电源，连接并初始化激光位移传感器、测量内孔探头、光栅尺与数据采集与处理模块；

步骤四：启动调速电机，驱动待测零件旋转，将激光位移传感器移动到待测零件测量轴段的某一测量截面，将光栅尺采集的距离数据发送给数据采集与处理模块，用配套的同轴度评定软件处理采集的数据，通过一定算法得到该截面的圆心；

步骤五：将激光位移传感器移动到待测零件测量轴段的另一截面，用上述同样的方法得到另多个测量截面的圆心，把多个圆心拟合成一条直线即为该轴段轴线；

步骤六：通过相同的方法移动测量内孔探头测量不同内孔的截面，可以得到多个内孔截面的圆心，把多个圆心拟合得到内孔的轴线，在同轴度评定软件中可以得到外轴和内孔对应轴线的同轴度误差结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了以激光位移传感器和测量内孔测量内孔探头为核心，结合计算机技术和误差分析技术，对现有的轴类零件内孔同轴度测量方法进行改进，搭建一套基于激光位移传感器的非接触式外轴-内孔类零件同轴度测量***，针对测量过程中的零件驱动、数据采集、结果评定等环节完全由检测人员通过计算机进行控制，在实现同轴度高精度测量的同时，极大地提高测量效率，节约测量成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-激光位移传感器；2-型材架；3-压辊；4-第一上下平移台；5-测量内孔探头夹持装置；6-测量内孔探头；7-导轨；8-测量平台；9-电机支座；10-调速电机；11-联轴器；12-齿轮箱；13-摩擦轮；14-待测零件；15-顶尖；16-第二上下平移台；17-光栅尺；18-滑块；19-数据采集及处理模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种测量轴类零件内孔同轴度的装置，包括测量平台8、待测零件14和数据采集及处理模块19，所述测量平台8上设有驱动模块、定位模块和测量模块，所述测量模块包括固定在定位模块上的激光位移传感器1、测量内孔探头6和光栅尺17，所述激光位移传感器1可通过定位模块左右移动，所述测量内孔探头6可通过定位模块上下移动，所述待测零件14放置在驱动模块上并通过驱动模块旋转，所述激光位移传感器1测量激光测头到待测零件14表面的距离值，得到测量轴段的某一测量截面的圆心，测量内孔探头6测量待测零件14的内孔截面，得到内孔截面的圆心，光栅尺17测量激光位移传感器1在测量平台8上移动的距离，所述激光位移传感器1、测量内孔探头6和光栅尺17将采集的数据传送给数量采集及处理模块19，数量采集及处理模块19通过同轴度评定软件中可以得到外轴和内孔对应轴线的同轴度误差结果。

具体的，所述驱动模块包括设置于测量平台8上的电机支座9，所述电机支座9上固定有调速电机10，所述调速电机10的电机轴与联轴器11的一端相连接，所述联轴器11的另一端与齿轮箱12的输入轴相连接，所述齿轮箱12与两个摩擦轮13相连接，并带动两个摩擦轮13旋转，两个所述摩擦轮13之间设有待测零件14，并可随两个所述摩擦轮13旋转相应的角度。

所述定位模块包括型材架2和设置于测量平台8上的导轨7，所述型材架2顶端固定有激光位移传感器1，用于测量激光位移传感器1的激光测头到待测零件14表面的距离值，所述型材架2底端固定有滑块18，所述滑块18与导轨7滑动连接，并可带动型材架2沿导轨7左右移动，所述测量平台8上靠近导轨7的一侧还设有光栅尺17，测量激光位移传感器1在导轨7上移动的距离，一次测量后将激光位移传感器1移动到待测零件14测量轴段的另一截面，重复上述步骤得到另多个测量截面的圆心，把多个圆心拟合成一条直线即为该轴段轴线。

所述定位模块包括第一上下平移台4和第二上下平移台16，所述第二上下平移台16上设有顶尖15，所述顶尖15的位置与待测零件14的端面相对应，并可通过第二平移台16上下移动，根据待测零件14回转中心的不同，带动顶尖16上下方向移动，具体地，可在第二上下平移台上铺设第二平移台导轨，第二平移台导轨上连接有第二平移台滑块，顶尖15通过第二平移台滑块实现上下移动。

所述第一上下平移台4上设有探头夹持装置5，所述探头夹持装置5夹持测量内孔探头6测量待测零件14的内孔截面圆心，并通过第一上下平移台4上下移动测量内孔探头6测量不同内孔的截面圆心，把多个圆心拟合得到内孔的轴线，具体地，可在第一上下平移台上铺设第一平移台导轨，第一平移台导轨上连接有第一平移台滑块，测量内孔探头6通过第一平移台滑块实现上下移动。

所述定位模块包括设置于测试平台8上的压辊3，所述压辊3将待测零件14压紧，防止零件旋转过程发生跳动。

该装置在使用时的步骤如下：

步骤一：将测量平台8固定在测量地点的平面上，将零件固定在测量平台8上，同时调整各个零件的相对位置，搭建好整个测量装置；

步骤二：将待测零件14放在摩擦轮13上，并尽量保证水平放置，调整顶尖15的位置，顶在待测零件14的轴端的回转中心，调整压辊3的位置，使压辊3压在待测零件14上方；

步骤三：接通调速电机10的电源，连接并初始化激光位移传感器1、测量内孔探头6、光栅尺17与数据采集与处理模块19；

步骤四：启动调速电机10，驱动被测零件14旋转，将激光位移传感器1移动到待测零件14测量轴段的某一测量截面，将光栅尺17采集的距离数据发送给数据采集与处理模块19，用配套的同轴度评定软件处理采集的数据，通过一定算法得到该截面的圆心；

步骤五：将激光位移传感,1移动到待测零件14测量轴段的另一截面，用上述同样的方法得到另多个测量截面的圆心，把多个圆心拟合成一条直线即为该轴段轴线；

步骤六：通过相同的方法移动测量内孔探头6测量不同内孔的截面，可以得到多个内孔截面的圆心，把多个圆心拟合得到内孔的轴线，在同轴度评定软件中可以得到外轴和内孔对应轴线的同轴度误差结果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种测量轴类零件内孔同轴度的装置，其特征在于，包括测量平台、待测零件和数据采集及处理模块，所述测量平台上设有驱动模块、定位模块和测量模块，所述测量模块包括固定在定位模块上的激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺，所述激光位移传感器可通过定位模块左右移动，所述测量内孔探头可通过定位模块上下移动，所述待测零件放置在驱动模块上并通过驱动模块旋转，所述激光位移传感器、测量内孔探头和光栅尺与数量采集及处理模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的测量轴类零件内孔同轴度的装置，其特征在于，所述定位模块包括型材架和设置于测量平台上的导轨，所述型材架顶端固定有激光位移传感器，所述型材架底端固定有滑块，所述滑块与导轨滑动连接，并可带动型材架沿导轨左右移动，所述测量平台上靠近导轨的一侧还设有光栅尺。

3.根据权利要求2所述的测量轴类零件内孔同轴度的装置，其特征在于，所述定位模块包括第一上下平移台和第二上下平移台，所述第二上下平移台上设有顶尖，所述顶尖的位置与待测零件的端面相对应，并可通过第二平移台上下移动，所述第一上下平移台上设有探头夹持装置，所述探头夹持装置夹持测量内孔探头并可通过第一上下平移台上下移动。

4.根据权利要求3所述的测量轴类零件内孔同轴度的装置，其特征在于，所述定位模块包括设置于测试平台上的压辊，所述压辊将待测零件压紧。

5.根据权利要求4所述的测量轴类零件内孔同轴度的装置，其特征在于，所述驱动模块包括设置于测量平台上的电机支座，所述电机支座上固定有调速电机，所述调速电机的电机轴与联轴器的一端相连接，所述联轴器的另一端与齿轮箱的输入轴相连接，所述齿轮箱与两个摩擦轮相连接，并带动两个摩擦轮旋转，两个所述摩擦轮之间设有待测两件，并可随两个所述摩擦轮旋转相应的角度。

6.一种用权利要求5所述装置测量轴类零件内孔同轴度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将测量平台固定在测量地点的平面上，将零件固定在测量平台上，同时调整各个零件的相对位置，搭建好整个测量装置；

步骤二：将待测零件放在摩擦轮上，并尽量保证水平放置，调整顶尖的位置，顶在待测零件零件的轴端的回转中心，调整压辊的位置，使压辊压在待测零件上方；

步骤三：接通调速电机的电源，连接并初始化激光位移传感器、测量内孔探头、光栅尺与数据采集与处理模块；

步骤四：启动调速电机，驱动待测零件旋转，将激光位移传感器移动到待测零件测量轴段的某一测量截面，将光栅尺采集的距离数据发送给数据采集与处理模块，用配套的同轴度评定软件处理采集的数据，通过一定算法得到该截面的圆心；

步骤五：将激光位移传感器移动到待测零件测量轴段的另一截面，用上述同样的方法得到另多个测量截面的圆心，把多个圆心拟合成一条直线即为该轴段轴线；

步骤六：通过相同的方法移动测量内孔探头测量不同内孔的截面，可以得到多个内孔截面的圆心，把多个圆心拟合得到内孔的轴线，在同轴度评定软件中可以得到外轴和内孔对应轴线的同轴度误差结果。

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