圓柱體形位公差測量裝置製造方法
2023-08-05 18:34:21
圓柱體形位公差測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開圓柱體形位公差測量裝置。該裝置包括機械框架模塊、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊。本實用新型圓柱體形位公差測量裝置通過控制系統模塊控制導軌模組帶動三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸線方向運動以及通過驅動圓柱體旋轉模塊驅動被測圓柱體轉動的交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器完成被測圓柱體360°表面的數據採集，控制系統模塊對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度，所以，該圓柱體形位公差測量裝置測量精度高，且整個過程自動化，所以，測量效率高。
【專利說明】圓柱體形位公差測量裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及試驗與測試【技術領域】，尤其涉及一種圓柱體形位公差測量裝置。採用該裝置後，可實現圓柱體圓柱度、軸線直線度、截面圓跳動等形位公差的自動化非接觸測量，提高圓柱體尺寸公差測量精度和測量效率。
【背景技術】
[0002]圓柱體形位公差主要包括圓柱度、軸線直線度、截面圓跳動等參數。現有技術中採用接觸式測量方法測量這些參數。接觸式測量方法存在測量效率低、因工人熟練程度不同導致的測量數據測量精度低的問題。
【發明內容】
[0003]本實用新型解決的問題是現有的圓柱體形位公差測量精度低和效率低的問題。
[0004]為解決上述問題，本實用新型提供一種圓柱體形位公差測量裝置，該裝置包括機械框架模塊、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊，其中，所述機械框架模塊包括底板、左平臺、右平臺和靠板，所述左平臺、右平臺和靠板安裝於底板上；所述驅動圓柱體旋轉模塊包括驅動裝置、一個主滾輪架和三個從滾輪架，所述主滾輪架和從滾輪架分別具有滾輪，主滾輪架和一個從滾輪架安裝於左平臺，另兩個從滾輪架安裝於右平臺；所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組、編碼器和三維雷射位移傳感器，所述編碼器連接於導軌模組和三維雷射位移傳感器，該編碼器轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器；所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；還向所述驅動裝置發出第二控制信號，該驅動裝置接收該第二控制信號而控制位於主滾輪架和從滾輪架上並被靠板抵靠的位於水平狀態的被測圓柱體轉動，被測圓柱體的轉動和三維雷射位移傳感器的直線運動交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器掃描整個被測圓柱體的柱面而 獲得掃描數據；該控制系統模塊還對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度。
[0005]作為具體方案，所述驅動裝置包括減速機、第一伺服電機、第一驅動器和運動控制卡，其中，該運動控制卡連接於所述控制系統模塊和第一驅動器，第一驅動器連接於第一伺服電機，第一伺服電機連接於減速機，減速機連接於所述主滾輪架。
[0006]作為具體方案，所述導軌模組包括第二伺服電機、第二驅動器、導軌、滑臺和皮帶傳動機構，其中，所述第二伺服電機連接於控制系統模塊和第二驅動器，第二驅動器通過所述皮帶傳動機構連接於安裝有所述三維雷射位移傳感器的滑臺，所述導軌與被測圓柱體的軸線平行並裝配有所述滑臺，所述三維雷射位移傳感器固定於該滑臺。
[0007]本實用新型還公開另一種圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:該裝置包括支撐裝置、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊，其中，所述支撐裝置用於支撐被測圓柱體於水平狀態；所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組、編碼器和三維雷射位移傳感器，所述編碼器連接於導軌模組和三維雷射位移傳感器，該編碼器轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器；所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；還向所述驅動圓柱體旋轉模塊發出第二控制信號，該驅動圓柱體旋轉模塊接收該第二控制信號而控制位於支撐裝置上的被測圓柱體轉動，被測圓柱體的轉動和三維雷射位移傳感器的直線運動交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器掃描整個被測圓柱體的柱面而獲得掃描數據；該控制系統模塊還對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度。
[0008]作為具體方案，所述驅動圓柱體旋轉模塊包括減速機、第一伺服電機、第一驅動器和運動控制卡，其中，該運動控制卡連接於所述控制系統模塊和第一驅動器，第一驅動器連接於第一伺服電機，第一伺服電機連接於減速機，減速機連接於所述主滾輪架。
[0009]作為具體方案，所述導軌模組包括第二伺服電機、第二驅動器、導軌、滑臺和皮帶傳動機構，其中，所述第二伺服電機連接於控制系統模塊和第二驅動器，第二驅動器通過所述皮帶傳動機構連接於安裝有所述三維雷射位移傳感器的滑臺，所述導軌與被測圓柱體的軸線平行並裝配有所述滑臺，所述三維雷射位移傳感器固定於該滑臺。
[0010]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0011]本實用新型圓柱體形位公差測量裝置通過控制系統模塊控制導軌模組帶動三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸線方向運動以及通過驅動圓柱體旋轉模塊驅動被測圓柱體轉動的交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器完成被測圓柱體360°表面的數據採集，控制系統模塊對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度，所以，該圓柱體形位公差測量裝置測量精度高，且整個過程自動化，所以，測量效率聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型圓柱體形位公差測量裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，下面將結合實施例並配合附圖予以詳細說明。
[0014]請參閱圖1，本實用新型圓柱體形位公差測量裝置包括機械框架模塊、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊、控制系統模塊。所述機械框架模塊用於支撐被測圓柱體，在本實施方式中，包括底板1、左平臺2、右平臺8和靠板9，所述左平臺2、右平臺8和靠板9安裝於底板I上。靠板9放置於底板I上,左平臺2和右平臺8高度相等。靠板9由靠板架和滑動軸組成，靠板架和滑動軸有工作位和空擋位2個位置關係，分別對應於工件放置位和工件測量過程位。
[0015]請繼續參閱圖1，所述驅動圓柱體旋轉模塊用於驅動被測圓柱體轉動，包括驅動裝置、一個主滾輪架3A和三個從滾輪架3B，所述主滾輪架3A和從滾輪架3B分別具有滾輪，主滾輪架3A和一個從滾輪架3B安裝於左平臺2，另兩個從滾輪架3B安裝於右平臺8。所述驅動裝置包括減速機5、第一伺服電機4、第一驅動器和運動控制卡，向被測圓柱體提供驅動力，從滾輪架3B起從動支撐的作用。主滾輪架3A和從滾輪架3B均由滾輪支架、滾輪軸、滾輪、軸承、螺母組成，滾輪在轉動過程中，要求滾輪表面有較小的跳動量。該運動控制卡連接於所述控制系統模塊和第一驅動器，第一驅動器連接於第一伺服電機4,第一伺服電機4連接於減速機5，減速機5連接於所述主滾輪架3A。由運動控制卡和第一驅動器控制第一伺服電機4的轉速和旋轉角度。
[0016]請繼續參閱圖1，所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組7、編碼器10和三維雷射位移傳感器6，所述編碼器10連接於導軌模組7和三維雷射位移傳感器6，該編碼器10轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器6。在本實施方式中，所述導軌模組7包括第二伺服電機、第二驅動器、導軌、滑臺和皮帶傳動機構，其中，所述第二伺服電機連接於控制系統模塊和第二驅動器，第二驅動器通過所述皮帶傳動機構連接於安裝有所述三維雷射位移傳感器的滑臺，所述導軌與被測圓柱體的軸線平行並裝配有所述滑臺，所述三維雷射位移傳感器6固定於滑臺上。此種情況下，所述編碼器10連接於導軌模組7具體是編碼器10與第二伺服電機的輸出軸相連，將第二伺服電機的旋轉角度信號反饋給三維雷射位移傳感器6，從而控制三維雷射位移傳感器6的採樣頻率。
[0017]請繼續參閱圖1，所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；還向所述驅動裝置發出第二控制信號，該驅動裝置接收該第二控制信號而控制位於主滾輪架和從滾輪架上並被靠板抵靠的被測圓柱體轉動，被測圓柱體的轉動和三維雷射位移傳感器的直線運動交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器掃描整個被測圓柱體的柱面而獲得掃描數據；該控制系統模塊還對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度。
[0018]請繼續參閱圖1，上述圓柱體形位公差測量裝置用於測量被測圓柱體11的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度的工作過程如下:
[0019]首先，將被測圓柱體11放置於主滾輪架3A和從滾輪架3B之間，將靠板9處於工作位，被測圓柱體11右端緊貼在靠板9上，使被測圓柱體11 一端相對於靠板9工作位的位置唯一，然後將靠板9處於空擋位；
[0020]接著，啟動控制系統模塊，控制三維雷射位移傳感器6沿被測圓柱體11軸線方向移動，對圓柱體11從右端向左端掃描，採取圓柱體11被雷射照射到位置的表面點的三維坐標數據，然後控制三維雷射位移傳感器6返回圓柱體11右端；控制第一伺服電機4帶動主滾輪架3A和從滾輪架3B中滾輪旋轉，通過摩擦力的作用帶動圓柱體11旋轉一定角度，旋轉角度小於等於圓柱體11被雷射照射到位置的表面點所組成圓弧的圓弧角，控制三維雷射位移傳感器6再次對圓柱體11從右端向左端掃描，採取第二組數據，以此類推，使得被測圓柱體的轉動和三維雷射位移傳感器的直線運動交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器掃描整個被測圓柱體的柱面，完成圓柱體360°表面的數據採集，從而獲得掃描數據；用控制軟體對所採集到的數據擬合處理，得到被測圓柱體11三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體11的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度。
[0021]綜上所述，本實用新型圓柱體形位公差測量裝置通過控制系統模塊控制導軌模組帶動三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸線方向運動以及通過驅動圓柱體旋轉模塊驅動被測圓柱體轉動的交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器完成被測圓柱體360°表面的數據採集，控制系統模塊對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度，所以，該圓柱體形位公差測量裝置測量精度高，且整個過程自動化，所以，測量效率高。
[0022]在上述實施方式中，所述機械框架模塊、一個主滾輪架和三個從滾輪架用於支撐被測圓柱體於水平狀態並使得被測圓柱體可以繞該被測圓柱體的軸線轉動，所以，以上述技術思路為基礎，本實用新型還可以提供另外一種圓柱體形位公差測量裝置，該裝置包括支撐裝置、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊，其中，所述支撐裝置用於支撐被測圓柱體於水平狀態；所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組、編碼器和三維雷射位移傳感器，所述編碼器連接於導軌模組和三維雷射位移傳感器，該編碼器轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器；所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；還向所述驅動圓柱體旋轉模塊發出第二控制信號，該驅動圓柱體旋轉模塊接收該第二控制信號而控制位於支撐裝置上的被測圓柱體轉動，被測圓柱體的轉動和三維雷射位移傳感器的直線運動交替進行以使得所述三維雷射位移傳感器掃描整個被測圓柱體的柱面而獲得掃描數據；該控制系統模塊還對所述掃描數據進行擬合處理而得到被測圓柱體的三維輪廓模型，根據圓柱度、圓跳動、軸線直線度的定義，計算得出被測圓柱體的圓柱度、截面圓跳動、軸線直線度。
【權利要求】
1.圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:該裝置包括機械框架模塊、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊，其中， 所述機械框架模塊包括底板、左平臺、右平臺和靠板，所述左平臺、右平臺和靠板安裝於底板上； 所述驅動圓柱體旋轉模塊包括驅動裝置、一個主滾輪架和三個從滾輪架，所述主滾輪架和從滾輪架分別具有滾輪，主滾輪架和一個從滾輪架安裝於左平臺，另兩個從滾輪架安裝於右平臺； 所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組、編碼器和三維雷射位移傳感器，所述編碼器連接於導軌模組和三維雷射位移傳感器，該編碼器轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器； 所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；所述控制系統模塊還向所述驅動裝置發出第二控制信號，該驅動裝置接收該第二控制信號而控制位於主滾輪架和從滾輪架上、被靠板抵靠的位於水平狀態的被測圓柱體轉動。
2.根據權利要求1所述的圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:所述驅動裝置包括減速機、第一伺服電機、第一驅動器和運動控制卡，其中，該運動控制卡連接於所述控制系統模塊和第一驅動器，第一驅動器連接於第一伺服電機，第一伺服電機連接於減速機，減速機連接於所述主滾輪架。
3.根據權利要求1所述的圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:所述導軌模組包括第二伺服電機、第二驅動器、導軌、滑臺和皮帶傳動機構，其中，所述第二伺服電機連接於控制系統模塊和第二驅動器，第二驅動器通過所述皮帶傳動機構連接於安裝有所述三維雷射位移傳感器的滑臺，所述導軌與被測圓柱體的軸線平行並裝配有所述滑臺，所述三維雷射位移傳感器固定於該滑臺。
4.圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:該裝置包括支撐裝置、驅動圓柱體旋轉模塊、驅動三維雷射位移傳感器移動模塊和控制系統模塊，其中， 所述支撐裝置用於支撐被測圓柱體於水平狀態； 所述驅動三維雷射位移傳感器移動模塊包括導軌模組、編碼器和三維雷射位移傳感器，所述編碼器連接於導軌模組和三維雷射位移傳感器，該編碼器轉換導軌模組的旋轉角度信號至三維雷射位移傳感器； 所述控制系統模塊向所述導軌模組發出第一控制信號，所述導軌模組由該第一控制信號控制而控制所述三維雷射位移傳感器沿著被測圓柱體的軸向運動；所述控制系統模塊還向所述驅動圓柱體旋轉模塊發出第二控制信號，該驅動圓柱體旋轉模塊接收該第二控制信號而控制位於支撐裝置上的被測圓柱體轉動。
5.根據權利要求4所述的圓柱體形位公差測量裝置，其特徵是:所述導軌模組包括第二伺服電機、第二驅動器、導軌、滑臺和皮帶傳動機構，其中，所述第二伺服電機連接於控制系統模塊和第二驅動器，第二驅動器通過所述皮帶傳動機構連接於安裝有所述三維雷射位移傳感器的滑臺，所述導軌與被測圓柱體的軸線平行並裝配有所述滑臺，所述三維雷射位移傳感器固定於該滑臺。
【文檔編號】G01B11/24GK203587046SQ201320589112
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】周願願, 曹雪峰, 姜恆, 成群林, 黃文斌, 姜勇, 李曉慶, 於亞平 申請人:上海航天精密機械研究所