[發明專利]實現高精度多參數內徑自動測量機構和方法

有效

• 申請號: 201010560416.0
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102042811A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 曲興華;邢書劍;王寶光;門大春;楊福林;孫春生;張福民;趙陽;趙士磊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12;G01B11/26
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及大孔徑的尺寸測量方法，特別是涉及一種實現高精度多參數內徑自動測量系統和方法。

背景技術

隨著大型機械設備向著復雜化、精密化方向發展，對于這些設備所需要的大尺寸工件的加工質量的檢測要求也不斷提高，其測量范圍為幾米至幾十米，測量精度為10^-5～10^-6量級，而且絕大部分都要在制造現場進行測量，如火車輪、水輪機和汽輪機的主軸、大型發電機組、大型軸承圈、各種工作輥等，都需要對其直徑進行高精度測量，以滿足在加工過程中對直徑尺寸的控制。

目前國內外大多數內徑測量儀器仍采用大型螺旋測微器、大型千分尺、鋼帶尺等接觸式測量儀器，但這些量具復雜笨重、測量效率低、易受操作人員及測量環境影響。當然采用多普勒效應法、滾輪法、標記法、激光干涉儀、激光杠桿法等非接觸式測量也可以獲得很高的測量精度。但考慮到滾輪法、標記法需要轉動工件，不適合大型工件；激光干涉儀、多普勒效應法需要導軌，現場使用不方便；光杠桿法測量范圍小等，不適合大型工件等存在的現場測量的弱點。正是由于在國內大型工件、管道等大直徑高精度的測量問題至今未能得到妥善解決，以致在大型工件軸孔配合、管道接口裝配時，往往因為其內外徑尺寸不符合公差配合要求而返工，甚至報廢。所以研制一種測量精度能夠滿足工藝要求，結構簡單，能夠實現現場測量大型工件內徑測量技術和裝置非常重要和具有現實應用價值。

高精度測量過程中，測量與制造的基準必須統一，這樣能減少測量定位時可能帶來的基準不重合誤差，提高測量精度。如圓型軸孔鏜孔過程中是以鏜桿軸線為制造基準，加工后軸孔的軸線與其吻合，因此，測量時就應盡量選用該軸孔的軸線作為基準，這樣測量基準與制造基準吻合，不會產生基準變換誤差，相應的提高了測量精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現高精度多參數內徑自動測量機構和方法，利用高精度測量與制造軸線吻合的定位機構，實現全自動化的大尺寸內徑測量，測量范圍在500-1000毫米，測量分辨力達5微米。該機構設計新穎、測量精度高、使用范圍廣、效率高，對于工業大尺寸內徑在線測量具有重要意義。

本發明提供的實現高精度多參數內徑自動測量機構包括：自動運載機構、輔助導向機構、高精度內徑同軸自動定位機構、傳感器自動掃描機構、系統測量裝置、系統控制裝置與光學傾斜測角機構。

所述的自動運載機構是系統的載體，包括機構本體、運載驅動電機、定位支撐臂及行走輪。機構本體為自動運載機構起著固定、支撐其他功能單元的作用，四個行走輪分別裝在機構本體底部的四個定位支撐臂上，通過螺紋及導向槽固定，行走輪在定位支撐臂上的位置可調，其中后兩個行走輪為主動輪，由運載驅動電機提供動力驅動機構本體運動；前兩個行走輪為從動輪。

所述的輔助導向機構可以為自動運載機構的行走提供輔助導向，包括輔助導向輪、輔助支撐臂及彈簧。在本體上增加了輔助導向機構，輔助支撐臂固定于機構本體中心軸，輔助導向輪在彈簧彈力的作用下保持與管道內壁接觸，防止測量機構在軸向行走過程中的傾倒與爬行。

所述的高精度內徑同軸自動定位機構為測量機構在測量過程中，提供高精度的測量基準及可靠穩定的支撐，通過高精度內徑同軸自動定位機構的軸線復現管道內壁的加工基準軸線。包括前、后兩個高精度定位圓錐體，精密定位中心軸，前、后定位支撐臂，定位支撐臂套，彈性機構、精密絲杠、高精度定位滾輪及定位驅動電機。前高精度定位圓錐體套在精密定位中心軸上，可在軸上滑動，通過彈性機構與精密定位中心軸中部的軸頸相連；后高精度定位圓錐體固定于精密定位中心軸上。前、后兩個定位面的六個定位支撐臂位于定位支撐臂套內并通過高精度定位滾輪與前、后高精度定位圓錐體連接。定位驅動電機通過精密絲杠驅動測量機構精密定位。當測量機構行走到位后，定位驅動電機動作，推動精密定位中心軸前進，由于彈性機構提供的預緊力，使得三個前定位支撐臂先于后定位面接觸管道內壁，定位驅動電機繼續推進，三個后定位支撐臂接觸到管道內壁，最終完成高精度定位。