[發明專利]一種應用在線檢測裝置測量旋壓過程中筒型件外徑的方法

有效

• 申請號: 201610248691.6
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105783832B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 譚建平;文學;黃濤;李新和;劉溯奇;曾樂
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01B21/10
• 分類號: G01B21/10
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強

1.一種應用在線檢測裝置測量旋壓過程中筒型件外徑的方法，其特征在于：所述在線檢測裝置包括位于旋壓機床導軌上的環形架機構、環形架軸向移動機構、環形架橫向移動機構、環形架豎直移動機構；所述環形架機構包括圓環(4)和支撐圓環(4)的支撐座(6)，圓環(4)內徑大于筒型件(5)外徑；所述圓環(4)上安裝有至少一個位移傳感器(22)，旋壓機床芯軸(27)的床頭或床尾端的端面安裝有角度傳感器(23)；所述位移傳感器(22)和角度傳感器(23)連接有信號調理模塊(24)，信號調理模塊(24)連接有上位機(25)，上位機(25)內置有數據采集模塊(28)和數據處理分析模塊(29)；

所述測量旋壓過程中筒型件外徑的方法包括如下步驟：

(a)安裝在線檢測裝置；將在線檢測裝置安裝在旋壓機床導軌上，調整軸向導軌(16)與機床導軌的平行度，角度傳感器(23)安裝在旋壓機床芯軸(27)的床頭或床尾端的端面；

(b)選擇測量基準并調整位移傳感器(22)空間位置；選擇芯軸(27)上一固定位置作為參照，要求該位置直徑尺寸為已知；將位移傳感器(22)以此參照位置為基準調整其空間位置；

調整位移傳感器(22)的空間位置時，通過環形架軸向移動機構實現位移傳感器(22)軸向位置的調整，通過環形架橫向移動機構實現位移傳感器(22)橫向位置的調整，通過環形架豎直移動機構實現位移傳感器(22)豎向位置的調整；

(c)數據采集，旋壓加工開始，即可開始檢測，上位機(25)得到的角度傳感器(23)的信號作為各截面的初始采集位置，在位移傳感器(22)完成一圈或n圈測量后，暫停采集；并同時由上位機(25)向環形架軸向機構發送軸向運動指令，帶動位移傳感器(22)軸向移動微位移；如此循環，完成數據采集，并將數據以截面為單元保存；

(d)數據處理分析，結合數據采集模塊(28)得到的數據，通過對數據采取3δ數據剔除法完成粗大數據剔除，然后通過小波或低通濾波方法進行干擾數據處理，之后通過FFT算法進行位移數據頻譜分析，最后提取0頻位移數據，即為待測件截面輪廓的真實位移數據，將數據以截面為單元保存；

(e)模型重構，結合相應測量點的三維空間坐標，利用曲線重構算法完成截面輪廓重構，然后根據軸向位置，完成軸向曲面輪廓重構，得到待測件部分及全部的外形輪廓；其重構實施步驟如下:

第一步：設置基準，建立已知的空間坐標系；

第二步：采集點的原始數據為(L_ij,θ_j)，將其進行基準轉換，轉換成(P_ij,θ_j)，

其中，P_ij＝R+d+L_ij…………………………………………………………………(1)；

第三步：在第二步的基礎上進一步轉換成截面直角坐標系，轉換公式為：

xij=Pij·cos(θj)yij=Pij·sin(θj)...(2);]]>

第四步：在第三步的基礎上進一步轉換成空間坐標系，轉換公式為：

xij=Pij·cos(θj)yij=Pij·sin(θj)zi=zi-1+h...(3);]]>

第五步：進行截面曲線重構；

Min=Σj=1n(Pij-Ri)2...(4),]]>

ui=2nΣj=0nxijvi=2nΣj=0nyijRi=1nΣj=0n(xij-ui)2+(yij-vi)2...(5);]]>

第六步：通過Delaunay三角法，用三角面片連接相鄰兩條輪廓上的點，同步前進重構；

第七步：對曲面進行裁剪、修整，以形成完整的幾何三維模型，實現重構；

上述公式(1)～(5)中，R為測量基準面半徑；d為傳感器與基準面之間安裝距離；L_ij為傳感器實時采集的位移，P_ij為基準轉換后的位移，i為軸向截面計數，j為截面采集點計數，θ_j為某點采集的角度；n為一個截面采集的點的個數；u、v分別為重構的圓心橫坐標和縱坐標；軸向移動以基準位置為Z向零點，每次以h步距向前運動；

(f)信息提取，對所關心位置的特征信息提取，從而在線完成外徑的實時或歷史數據檢測。