CN210773947U - 一种非接触式的配流盘平面度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式的配流盘平面度检测装置。本实用新型通过X向导轨固定在龙门架横梁上，Z向导轨固定在X向导轨滑块上，激光位移传感器固定Z向导轨滑块上，使激光位移传感器可调节至测量最佳距离，且可测量不同高度工件，配流盘置于气浮转台上，移动X向导轨滑块，改变激光位移传感器到中心距离，通过气浮转台旋转测量一周12个点，测量两周后，测传到电脑上，由应用程序进行误差补偿与最小包容区域法的交叉准则拟合平面，计算得到最终平面度误差值，显示在显示屏上。本实用新型能够自动完成平面度检测，可获得较多数据，能精确反映被测工件实际表面，且没有测头磨损误差。

Description

一种非接触式的配流盘平面度检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于平面度测量的检测装置，特别涉及一种适用于非接触式的配流盘平面度测量的检测装置。

背景技术

配流盘是挖掘机液压***中的一个重要零部件，其平面度情况会影响液压***的功耗与使用寿命，进而影响挖掘机的正常工作。为防止平面度较差的配流盘流入后续挖掘机的装配生产从而造成挖掘机不能正常工作，配流盘出厂时需经过严格的平面度检测。

目前，相关企业对配流盘平面度的检测主要通过人工操作百分表完成，先将百分表的表杆底部压住配流盘，读取百分表的表针指示值，手动移动百分表的位置，再读取百分表的表针指示值，多次测量得到若干百分表值，将检测结果传入电脑，并进行平面度评定。随着配流盘形状日益复杂化，以及科技的快速发展，实际应用中对配流盘的平面度检测提出了更高更新的要求，甚至要求平面度误差达到5μm，这就要求生产企业对每个配流盘进行检测，然而传统的检测方法效率低下，工人劳动强度大，长期工作后视觉疲劳易出差错，且测头长期使用后会产生磨损，需要定期修正，检测结果可靠性较差，已无法满足采购商对产品质量检验的要求和企业自身转型发展的需求。

因此，研制一套可对配流盘平面度误差进行非接触式平面度自动检测装置显得尤为重要，该装置需要快速完成配流盘的平面度检测，并将检测结果存入数据库，提升和完善企业的产品质量检测能力与质量追溯管理体系。

发明内容

针对背景技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于配流盘平面度检测的检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型中的检测装置包括移动控制模块、检测模块、实验台及支撑架模块和数据处理及显示模块，所述移动控制模块包括气浮转台控制模块、X向导轨控制模块与Z向导轨控制模块。

所述龙门架与气浮转台置于大理石台上，所述配流盘置于气浮转台中央，用固定销固定，将X向导轨固定在龙门架上，Z向导轨固定在X向导轨滑块上，Z向导轨随X向导轨滑块滑动，所述激光位移传感器安装在Z向导轨连接板上，通过Z向电机与Z向联轴器，随Z向导轨滑块上下滑动。工控机通过控制运动控制卡控制相应电机，进而控制X向导轨、Z向导轨与气浮转台的运动。

所述气浮转台控制模块端跳小于250nm，测量精度小于2.5μm。所述X向导轨控制模块用于改变非接触式配流盘平面度检测装置的传感器相对于气浮转台的中心距离，使该装置可测量不同半径大小被测工件。所述Z向导轨控制模块用于改变非接触式配流盘平面度检测装置的传感器相对于气浮转台转盘的垂直距离，使被测工件处于传感器位移测量的最佳位置，且可适应不同厚度被测工件。

所述的检测模块，即激光位移传感器，用于采集非接触式配流盘平面度检测装置的数据点，避免在测量过程中传统的接触式传感器测头磨损，从而引入测头磨损误差，且可获得大量数据点，精确反映被测工件表面平面度状况。本实用新型装置选用传感器精确度可达0.2μm，重复精度约为0.2μm，满足配流盘平面度误差小于等于5μm。

所述的实验台及支撑架模块包括实验柜和龙门架，所述实验柜用于安装龙门架、气浮转台以及显示装置；所述的龙门架用于支撑X向导轨、Z向导轨以及激光位移传感器。所述龙门架采用三角结构，可增加装置稳定性。本实用新型装置在横梁上打若干个等间距的孔，方便安装X向导轨。

所述的数据处理及显示模块用于非接触式配流盘平面度检测装置数据测量后，进行误差校正与平面度误差评定，且将最终平面度误差结果显示在电脑上。

与背景技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中采用点激光位移传感器检测配流盘的平面度大小，进行非接触式测量，避免测头磨损引入的误差，激光位移检测精度可达0.2μm。

本实用新型中采用气浮转台，测量范围为

端跳小于250nm，该气浮转台具有采用伺服电机且电机速度稳定性高，运动误差小稳定精度高，旋转编码器精度高，结构设计紧凑，没有机械接触。

本实用新型中通过改变Z向导轨的滑块位置，可以测量不同厚度的被测工件，实际应用更广。

本实用新型通过气浮转台旋转和X向导轨滑块位置改变，可以适应不同直径大小的被测工件，且可获得较多数据，测量精度更高，实际应用更广，更精确反映被测表面平面度实际情况。

本发明通过激光位移传感器的标定和X向导轨与气浮转台平行度误差的补偿，可提高精度。

附图说明

图1是本实用新型的非接触式配流盘平面度检测装置立体结构图。

图2是本实用新型的移动控制模块结构图。

图3是本实用新型的检测模块结构图。

图4是本实用新型的实验台及支撑架模块结构图。

图5是本实用新型的布点图。

图6是本实用新型的软件算法框图。

图7是本实用新型的激光位移传感器补偿原理图。

图8是本实用新型的X向导轨与气浮转台平行度误差的补偿原理图。

图9是本实用新型的平面度误差补偿计算流程图。

图10是本实用新型的溯源路径图。

具体实施方式

如图1、2所示，将配流盘9置于气浮转台5上，龙门架4与气浮转台5置于大理石台2上，将X向导轨固定在龙门架上，Z向导轨固定在X向导轨滑块13上，Z向导轨7随X向导轨滑块13滑动，激光位移传感器8安装在Z向导轨连接板16上，通过Z向电机14与Z向联轴器15，随Z向导轨滑块16上下滑动。工控机3通过控制运动控制卡控制相应电机10、14，进而控制X向导轨、Z向导轨与气浮转台的运动。

如图3所示，激光位移传感器大致结构如图，测量精度为0.2μm。

如图4所示，实验台及支撑架模块由大理石台2、龙门架4组成，龙门架4由横梁22、立柱23、斜柱24、连接件25组成。横梁22上定位孔用以固定X向导轨6，立柱23与斜柱24形成三角结构，增加稳定性，连接件25用以固定立柱与斜柱。

如图5所示，本实用新型测量两个圆周，每隔30°测量一个点。Z向导轨滑块16先移动到合适位置，使激光位移传感器达到最佳测量位置，X向导轨滑块13移动到第一个圆环处，气浮转台开始旋转一周，测得12个点，然后Z向导轨滑块16位置不变，X向导轨滑块13移动到第二个圆环处，相当于改变测量半径，气浮转台5开始旋转一周，同样测得12个值。

如图6所示，软件需要实现气浮转台旋转次数判断，X向导向导轨移动次数判断，显示平面度误差结果。第一步，打开平面度检测装置后，开始进行初始化，需要初始化的内容有：n，i值初始化，端口初始化，ADC配置初始化，显示屏参数初始化。第二步，读取n值，判断该值是否小于设定的阈值，若小于设定的阈值，表示气浮转台还未转过一圈，并继续进行测量，气浮转台旋转；反之，若该值等于设定的阈值，表示气浮转台已刚好转过一圈，X向导轨需要移动到指定位置，再进行测量与气浮转台旋转。当X向导轨移动过一次，不再移动，只进行气浮转台旋转与数据测量。为判断平面度检测装置是否已完成测量，判断i值，若i<2则测量未结束，继续执行；反之，进行平面度误差计算，经过计算后，将最后的计算值显示在显示器上。该程序只能显示一次，若需再次测量，需要重新进行初始化。

如图7所示，标定激光位移传感器时，首先将标准量块1置于气浮转台上，激光位移传感器初始位移读数X₁，再将标准量块2研合到标准量块1上，标准量块2标准高度为h₁，此时激光位移传感器读数为X₂。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₂-X₁，记为Δ₁。然后将标准量块2取下，将标准量块3研合到标准量块1上，标准量块3的标准高度为h₂，此时激光位移传感器读数为X₃。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₃-X₁，记为Δ₂。由标准量块2、3的标准值及其所带来激光位移传感器位移读数变化量的比较，通过两点标定法(Δ₁,h₁)，(Δ₂,h₂)得到传感器读数x与标准值h之间的对应补偿关系。

如图8所示，X向导向导轨与气浮转台平行度误差校准时，将激光传感器沿导轨移动，测量距离标准平晶的距离，以第一个圆环处测得的距离为零基准线，得到第二个圆环与第一个圆环测得值的相对误差值ΔH，并用ΔH对X向导轨与气浮转台平行度误差进行补偿。

ΔH＝H₂-H₁

如图9所示，测量时，首先根据布点图测得各点的值m₁，m₂,…,m₁₂,n₁,n₂,…,n₁₂，然后由X向导轨与气浮转台平行度的误差ΔH，补偿第二个圆环上各点的值，可得m₁，m₂,…,m₁₂,n₁-ΔH,n₂-ΔH,…,n₁₂-ΔH，补偿后进行最小包容区域法拟合平面，得到各点与拟合平面的差值Δm₁，Δm₂,…,Δm₁₂,Δn₁,Δn₂,…,Δn₁₂，再将差值代入数显千分表误差的补偿关系，得到相应的差值f₁,f₂,…f₁₂,f₁₃,f₁₄,…,f₂₄，然后找到差值的最大值f_max和最小值f_min由公式f＝f_max-f_min得到补偿后的平面度误差值。

对本实用新型装置中使用的激光位移传感器、龙门架与导向导轨进行定期校准，从而可使配流盘平面度检测结果溯源至国家长度基准。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种非接触式的配流盘平面度检测装置，其特征在于：包括移动控制模块、检测模块、实验台及支撑架模块和数据处理及显示模块，所述移动控制模块包括气浮转台控制模块、X向导轨控制模块与Z向导轨控制模块；所述的实验台及支撑架模块包括实验柜和龙门架；所述的检测模块即激光位移传感器；所述龙门架与气浮转台置于大理石台上，配流盘置于气浮转台中央，用固定销固定，将X向导轨固定在龙门架上，Z向导轨固定在X向导轨滑块上，Z向导轨随X向导轨滑块滑动；所述激光位移传感器安装在Z向导轨连接板上，通过Z向电机与Z向联轴器，随Z向导轨滑块上下滑动，工控机通过控制运动控制卡控制相应电机，进而控制X向导轨、Z向导轨与气浮转台的运动。

2.根据权利要求1所述的非接触式的配流盘平面度检测装置，其特征在于：所述气浮转台控制模块端跳小于250nm，测量精度小于2.5μm；所述X向导轨控制模块用于改变非接触式配流盘平面度检测装置的传感器相对于气浮转台的中心距离，使该装置可测量不同半径大小被测工件；所述Z向导轨控制模块用于改变非接触式配流盘平面度检测装置的传感器相对于气浮转台转盘的垂直距离，使被测工件处于传感器位移测量的最佳位置，且可适应不同厚度被测工件。

3.根据权利要求1所述的非接触式的配流盘平面度检测装置，其特征在于：所述激光位移传感器用于采集非接触式配流盘平面度检测装置的数据点，避免在测量过程中传统的接触式传感器测头磨损，从而引入测头磨损误差，且可获得大量数据点，精确反映被测工件表面平面度状况；本装置选用传感器精确度可达0.2μm，重复精度约为0.2μm，满足配流盘平面度误差小于等于5μm。

4.根据权利要求1所述的非接触式的配流盘平面度检测装置，其特征在于：所述实验柜用于安装龙门架、气浮转台以及显示装置；所述的龙门架用于支撑X向导轨、Z向导轨以及激光位移传感器，所述龙门架采用三角结构，可增加装置稳定性；本装置在横梁上打若干个等间距的孔，方便安装X向导轨。

5.根据权利要求1所述的非接触式的配流盘平面度检测装置，其特征在于：所述的数据处理及显示模块用于非接触式配流盘平面度检测装置数据测量后，进行平面度误差评定，且将最终平面度误差结果显示在电脑上。

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