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細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)及采用該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法
【專利摘要】細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)及采用該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法，屬于細(xì)桿的參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域。它是為了解決現(xiàn)有細(xì)桿直線度和同軸度的測(cè)量方法中，對(duì)細(xì)桿孔徑大小有限制，且利用人工瞄準(zhǔn)和記數(shù)的方式會(huì)產(chǎn)生誤差，且測(cè)量效率低的問(wèn)題。細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，利用微摩擦導(dǎo)向車在待測(cè)細(xì)桿上改變反光靶標(biāo)的位置，不需要人工瞄準(zhǔn)，避免了人工誤差；同時(shí)利用反光靶標(biāo)將光信號(hào)返回至激光跟蹤儀，因此克服了對(duì)細(xì)桿孔徑大小的限制。采用上述機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法，對(duì)激光跟蹤儀獲得的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理，獲得待測(cè)細(xì)桿的直線度和同軸度。本發(fā)明適用于細(xì)桿的參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)及采用該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于細(xì)桿的參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)長(zhǎng)空心螺紋桿的直線度和同軸度測(cè)量是幾何量計(jì)量領(lǐng)域里最基本的計(jì)量項(xiàng)目之一，待測(cè)產(chǎn)品如圖1所示，在精密儀器制造與檢測(cè)、大尺寸測(cè)量、大型儀器的安裝與定位、軍工產(chǎn)品制造等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。直線度誤差是指實(shí)際直線對(duì)理想直線的變動(dòng)量。按照與直線度公差帶相對(duì)應(yīng)的原則，直線度誤差分為給定平面內(nèi)、給定方向上和任意方向上的直線度誤差等三種形式。任意方向的直線度、同軸度誤差檢測(cè)方法主要有:量規(guī)檢驗(yàn)法、杠桿法、指示器法和光軸法等。
[0003](I)量規(guī)檢驗(yàn)法:量規(guī)檢驗(yàn)法主要用于圓柱表面母線或軸線直線度的檢驗(yàn)。在批量生產(chǎn)中，當(dāng)圓柱體的長(zhǎng)度較小，且形位公差為相關(guān)公差時(shí)，可以用綜合量規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)。
[0004](2)杠桿法:杠桿法是目前我國(guó)一些生產(chǎn)單位正在使用的方法，如圖2所示。測(cè)量時(shí)待測(cè)物體體現(xiàn)被測(cè)截面圓心縱向位置的變化，并通過(guò)杠桿反映給千分表進(jìn)行讀數(shù)。這屬于近似測(cè)量，每次測(cè)量的都是某一軸向截面內(nèi)的直線度，要達(dá)到測(cè)量軸線、直線度的目的，要多次旋轉(zhuǎn)待測(cè)物體。而且，其測(cè)量精度不高，測(cè)量設(shè)備笨重。
[0005](3)指示器法:指示器法原理如圖3所示。待測(cè)物體被安裝在精密分度裝置的兩同軸頂尖之間，這兩個(gè)頂尖的公共軸線平行于平板底面，以公共軸線作為測(cè)量基準(zhǔn)。根據(jù)被測(cè)部位的長(zhǎng)度和精度要求，確定被測(cè)橫截面的數(shù)目和位置以及各橫截面輪廓上等分測(cè)點(diǎn)的數(shù)目和等分角。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)零件，用指示器在各橫截面輪廓上對(duì)各個(gè)等分測(cè)點(diǎn)逐一進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)記錄各測(cè)點(diǎn)的示值。用各橫截面輪廓中心的連線體現(xiàn)實(shí)際被測(cè)軸線。對(duì)于待測(cè)物體為空心細(xì)長(zhǎng)桿時(shí)，不易裝卡，且外表面有螺紋，不適宜采用這種方法進(jìn)行測(cè)量。
[0006](4)光軸法:光軸法測(cè)量原理如圖4所示。將測(cè)量?jī)x器安放在被測(cè)物體外面的固定位置上，瞄準(zhǔn)靶放置在被測(cè)孔中，用瞄準(zhǔn)靶中心體現(xiàn)被測(cè)橫截面輪廓中心。測(cè)量時(shí)先把被測(cè)軸線的兩端點(diǎn)連線與儀器光軸調(diào)整到大致平行，然后沿被測(cè)軸線的長(zhǎng)度方向(z坐標(biāo)軸)等距地逐段移動(dòng)瞄準(zhǔn)靶，測(cè)取各測(cè)點(diǎn)被測(cè)截面輪廓中心)相對(duì)于測(cè)量基準(zhǔn)在水平和鉛垂方向的偏離量(X坐標(biāo)值和X坐標(biāo)值)，同時(shí)記錄這些測(cè)點(diǎn)的直角坐標(biāo)，再把它們進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，評(píng)定出直線度誤差值。
[0007]通過(guò)上述四種測(cè)試方法的比較，可以看出，光軸法測(cè)量精度高，具有較大的優(yōu)越性，以光束能量中心為直線基準(zhǔn)，適用于尺寸較長(zhǎng)零件的測(cè)量。但如果直接使用光電接收元件接收能量，對(duì)孔徑大小有一定限制，且人工瞄準(zhǔn)和記數(shù)容易引進(jìn)人為誤差，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有細(xì)桿直線度和同軸度的測(cè)量方法中，對(duì)細(xì)桿孔徑大小有限制，且利用人工瞄準(zhǔn)和記數(shù)的方式會(huì)產(chǎn)生誤差，且測(cè)量效率低的問(wèn)題，現(xiàn)提供細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)及采用該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法。
[0009]細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，它包括:導(dǎo)向車運(yùn)動(dòng)控制裝置、微摩擦導(dǎo)向車、反光靶標(biāo)和激光跟蹤儀；
[0010]所述導(dǎo)向車運(yùn)動(dòng)控制裝置用于控制微摩擦導(dǎo)向車的運(yùn)動(dòng)或停止；
[0011]所述微摩擦導(dǎo)向車用于帶動(dòng)反光靶標(biāo)沿待測(cè)量細(xì)桿的軸向滑動(dòng)；
[0012]反光靶標(biāo)固定在微摩擦導(dǎo)向車上；和激光跟蹤儀激光發(fā)射端發(fā)射出的激光與細(xì)桿軸向呈夾角的方向入射到反光靶標(biāo)上，反光靶標(biāo)將該激光反射至激光跟蹤儀的激光接收端中。
[0013]上述微摩擦導(dǎo)向車為圓柱形，該圓柱形微摩擦導(dǎo)向車的外表面嵌入有多個(gè)滾珠，微摩擦導(dǎo)向車一端的端面中心開有凹槽，反光祀標(biāo)嵌固在該凹槽內(nèi)。上述微摩擦導(dǎo)向車的一側(cè)開有滑動(dòng)槽，該滑動(dòng)槽內(nèi)設(shè)有滾珠，微摩擦導(dǎo)向車的另一側(cè)設(shè)有剖面為梯形的凸起，反光革El標(biāo)固定在該凸起上。
[0014]上述細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，它還包括:數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接激光跟蹤儀的信號(hào)輸出端；
[0015]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元:
[0016]對(duì)激光跟蹤儀輸入的信號(hào)進(jìn)行誤差坐標(biāo)數(shù)據(jù)剔除，并獲得m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)的單元，其中m為大于3的正整數(shù)；
[0017]利用m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得待測(cè)量細(xì)桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個(gè)參數(shù)a、b、c和d的單元，所述直線射影式方程為:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于，它包括:導(dǎo)向車運(yùn)動(dòng)控制裝置(I)、微摩擦導(dǎo)向車(2 )、反光靶標(biāo)(3 )和激光跟蹤儀(4 ); 所述導(dǎo)向車運(yùn)動(dòng)控制裝置(I)用于控制微摩擦導(dǎo)向車(2)的運(yùn)動(dòng)或停止； 所述微摩擦導(dǎo)向車(2)用于帶動(dòng)反光靶標(biāo)(3)沿待測(cè)量細(xì)桿的軸向滑動(dòng)； 反光靶標(biāo)(3)固定在微摩擦導(dǎo)向車(2)上；和激光跟蹤儀(4)激光發(fā)射端發(fā)射出的激光與細(xì)桿軸向呈夾角的方向入射到反光靶標(biāo)(3)上，反光靶標(biāo)(3)將該激光反射至激光跟蹤儀(4)的激光接收端中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述微摩擦導(dǎo)向車(2)為圓柱形，該圓柱形微摩擦導(dǎo)向車(2)的外表面嵌入有多個(gè)滾珠(2-1)，微摩擦導(dǎo)向車(2) —端的端面中心開有凹槽(2-2),反光祀標(biāo)(3)嵌固在該凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述微摩擦導(dǎo)向車(2)的一側(cè)開有滑動(dòng)槽(2-3)，該滑動(dòng)槽(2-3)內(nèi)設(shè)有滾珠(2-1)，微摩擦導(dǎo)向車(2)的另一側(cè)設(shè)有剖面為梯形的凸起(2-4)，反光靶標(biāo)(3)固定在該凸起(2-4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于，它還包括:數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸入端連接激光跟蹤儀(4)的信號(hào)輸出端； 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)中嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元: 對(duì)激光跟蹤儀(4)輸入的信號(hào)進(jìn)行誤差坐標(biāo)數(shù)據(jù)剔除，并獲得m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)的單元，其中m為大于3的正整數(shù)； 利用m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得待測(cè)量細(xì)桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個(gè)參數(shù)a、b、c和d的單元，所述直線射影式方程為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于，它還包括:兩個(gè)環(huán)形卡具(6)，所述兩個(gè)環(huán)形卡具(6)分別裝卡在待測(cè)量細(xì)桿的兩端，將待測(cè)量細(xì)桿固定在操作臺(tái)上。
6.采用權(quán)利要求1、2、3、4、或5所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 首先，開啟激光跟蹤儀(4)，并調(diào)節(jié)該激光跟蹤儀(4)的位置，使得激光跟蹤儀(4)激光發(fā)射端發(fā)出的激光入射到反光靶標(biāo)(3)上，同時(shí)利用導(dǎo)向車運(yùn)動(dòng)控制裝置(I)控制微摩擦導(dǎo)向車(2)沿細(xì)桿軸向勻速運(yùn)動(dòng)， 在微摩擦導(dǎo)向車(2)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，激光跟蹤儀(4)間隔固定時(shí)間接收反光靶標(biāo)(3)反射的激光，獲得反光靶標(biāo)(3)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在不同位置上的坐標(biāo)參數(shù)， 然后，對(duì)獲得的所有坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行誤差坐標(biāo)數(shù)據(jù)剔除，獲得m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其中m為大于3的正整數(shù)， 利用獲得的m個(gè)精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得待測(cè)量細(xì)桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個(gè)參數(shù)a、b、c和d，所述直線射影式方程為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行粗大誤差坐標(biāo)數(shù)據(jù)剔除的方法為最小二乘法。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細(xì)桿直線度或同軸度的測(cè)量方法，其特征在于，利用下述公式獲得直線射影式方程的四個(gè)參數(shù)a、b、c和d，
【文檔編號(hào)】G01B11/27GK103852035SQ201410131670
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】張曉琳, 唐文彥, 顏丙聰, 張烈山, 王軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)