[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

技術領域

本發明屬于進行直徑測量的專用檢測方法,具體涉及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,尤其適用于大直徑薄壁筒型件。

背景技術

在直徑的檢測領域中，因產品結構及精度需要，主要有在線、在機及離線三種模式。在機及離線的檢測模式可用常規的檢測方法如外徑千分尺、π尺及環規等方式進行。

當旋壓加工所涉及的薄壁圓筒件具有大直徑、大長度等特點(例如直徑達Ф600mm，壁厚0.5，長度達4000mm，且精度要求為±0.05mm)時，其結構的特殊性決定其旋壓加工必須高要求，檢測方式必須高標準。因此，對其采取在線檢測方式，達到對其加工過程的實時監控及尺寸檢測的目的。

目前，在線檢測主要有結構光法、機器視覺法、激光掃描法結合CCD攝像機。機器視覺法以及激光掃描結合CCD攝像機法常用于鍛壓件棒料等精度要求不高的場合。結構光法對于大直徑的測量則需要很大的測量位置空間，因此，只適用于Ф200mm以內的直徑測量中，這項檢測技術常用于機床主軸的精度測量，很少用于產品加工過程的在線測量。

現有技術對于大直徑的在線測量，尚未進入到實際工程應用。基于上述問題，對于大直徑筒型件旋壓過程，迫切需要一種新的外徑檢測方法及裝置，實現對該旋壓件外徑在線檢測，給加工過程提供數據基礎。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種能夠在旋壓加工過程中高精度、方便快捷測量大直徑筒型件直徑的在線檢測方法。

本發明解決問題的技術方案是：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，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和支撐圓環的支撐座，圓環內徑大于筒型件外徑；所述圓環上安裝有至 少一個位移傳感器，旋壓機床芯軸的床頭或床尾端的端面安裝有角度傳感器；所述位移傳感器和角度傳感器連接有信號調理模塊，信號調理模塊連接有上位機，上位機內置有數據采集模塊和數據處理分析模塊；

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，調整軸向導軌與機床導軌的平行度，角度傳感器安裝在旋壓機床芯軸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空間位置，選擇芯軸上一固定位置作為參照，要求該位置直徑尺寸為已知；將位移傳感器以此參照位置為基準調整其空間位置；

調整位移傳感器的空間位置時，通過環形架軸向移動機構實現位移傳感器軸向位置的調整，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，上位機得到的角度傳感器的信號作為各截面的初始采集位置，在位移傳感器完成一圈或n圈測量后，暫停采集；并同時由上位機向環形架軸向機構發送軸向運動指令，帶動位移傳感器軸向移動微位移；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：

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：

第五步：進行截面曲線重構；

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；