[發明專利]一種用激光位移傳感器測量扭力軸滾壓特征參數的方法

無效

• 申請號: 201310011944.4
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103105129A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王西彬;郝娟;盛東良;裴家杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/24
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;楊志兵

技術領域

本發明屬于光電測量技術領域，涉及一種用激光位移傳感器測量扭力軸滾壓特征參數的方法。

背景技術

一般情況下，扭力軸測量普遍采用的是人工接觸式測量，扭力軸齒根位置的對刀也是采用手動對刀的方式，對于現代化的高效智能加工機床來說，這明顯不滿足精度要求和效率要求。因此，開發一套自動化的測量系統很有必要，該系統要求能夠實現自動非接觸式測量，自動定位齒根位置，且測量精度很高。

現有存在一種采用激光位移傳感器進行非接觸測量工件角度的方法，但是由于扭力軸為回轉體，該方法不適合扭力軸這種回轉工件的測量要求。因此，需要單獨開發一種適合扭力軸滾壓特征參數測量的方法。

發明內容

本發明的目的是提出一種用激光位移傳感器測量扭力軸滾壓特征參數的方法，該方法可實現機床對扭力軸進行自動測量的問題，其測量精度高。

本發明方法是通過下述技術方案實現的：

一種用激光位移傳感器測量扭力軸滾壓特征參數的方法，該方法是在機床上進行的，具體步驟為：

步驟一、設置測量裝置；

所述測量裝置包括激光位移傳感器、數據采集卡、編碼器以及工控機；其中所述激光位移傳感器固定在機床托板上，并可沿機床導軌方向往復運動，所述編碼器通過齒形同步帶與機床上的主軸相連；激光位移傳感器與數據采集卡連接，工控機與數據采集卡和編碼器分別連接。

步驟二、在機床主軸上裝夾圓柱形標準驗棒，令激光位移傳感器的激光頭位置與驗棒保持合適的距離，使得驗棒上的測量點在激光位移傳感器的量程范圍內，且令驗棒軸心與激光頭在同一水平高度；通過驗棒進行標定，測出驗棒軸心到激光頭的距離L₀；L₀＝R₀+L，其中R₀為驗棒的半徑，L為激光位移傳感器測得的數據，即驗棒外圓到激光頭的距離。

步驟三、卸下驗棒，在機床主軸上裝夾扭力軸，并在扭力軸上選取多個測量截面；令扭力軸隨機床上的主軸進行勻速轉動，然后控制激光位移傳感器隨機床托板沿所述主軸方向運動，并使其依次與多個選定的測量截面相對應；激光位移傳感器每秒發出多個（10000）個脈沖，快速測量每一時刻扭力軸表面的點到激光頭的距離L′；根據機床上主軸的旋轉角速度，利用編碼器記錄每一測量點所對應的角度值θ，并將所述L′和θ傳入工控機。

步驟四、工控機對測得的數據進行處理，由R＝L₀-L′求出每一扭力軸測量點到扭力軸軸心的距離R，然后對每一θ對應R存儲為(θ,R)，每一選定的測量截面對應一組(θ,R)，由所有的(θ,R)值就可以在坐標圖上畫出所測量的各截面的輪廓圖；當對扭力軸的光桿部分進行測量時，得到的是一個圓形；當對扭力軸的齒形部分進行測量時，得到的截面圖是一個齒輪。

步驟五、計算出扭力軸齒根位置的具體方法為：選取扭力軸齒形截面對應的一組(θ,R)，將所選取的(θ,R)中R的次最大和次最小分別記為R_max和R_min，將所選取的(θ,R)中按θ由小到大，依次將θ對應的R與R_max和R_min比較，將第一個落在R_min±0.3mm范圍的點記為S，從S開始，找到第一個落在R_min±0.3mm范圍的點并記為A，找到第一個超出R_min±0.3mm范圍的點記為B;則齒根位置的坐標即為(θ_c,R_c)，其中θ_c＝(θ_A+θ_B)/2，其中θ_A為A點所對應的角度，θ_B為B點所對應的角度,R_c為θ_c所對應的距離；計算出扭力軸齒根位置的坐標(θ_c,R_c)。

自此，就完成了對扭力軸滾壓特征參數進行測量的步驟。

有益效果

本發明所建立的測量裝置結構簡單易行，測量方法容易操作，能夠實現對扭力軸進行自動非接觸式測量的要求。同以往的人工手動測量相比，該方法能夠大幅度地提高測量效率和測量精度。通過實現自動對刀功能，能夠保證工件的連續加工，很大程度地減少輔助加工時間，提高生產效率，提升機床的自動化和智能化程度。

附圖說明

圖1是本發明的測量方法中所采用的儀器設備連接關系圖；