[發(fā)明專利]螺旋傘齒輪關(guān)鍵參數(shù)激光檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710208642.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN106813584B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉存;李永勃;李群;李亞彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/08
• 分類號(hào): G01B11/08;G01B11/12;G01B11/14
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰;張冬花

1.一種螺旋傘齒輪關(guān)鍵參數(shù)的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法在螺旋傘齒輪關(guān)鍵參數(shù)激光檢測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行，所述螺旋傘齒輪關(guān)鍵參數(shù)激光檢測(cè)系統(tǒng)包括箱體、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、定心裝置、第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器、第三激光三角位移傳感器、橫梁、伺服電機(jī)、立柱、Z軸導(dǎo)軌、X軸導(dǎo)軌、數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)，

所述工作臺(tái)固定安裝在所述箱體上，在所述工作臺(tái)上設(shè)有所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)和所述立柱，所述立柱與所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)垂直，所述伺服電機(jī)安裝在所述立柱上；所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，在所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；在所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)有所述定心裝置，待測(cè)螺旋傘齒輪經(jīng)過定心處理后在電磁力的作用下吸合固定在所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)上并且能隨所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述橫梁垂直安裝在所述立柱上，所述立柱上設(shè)有與其平行的所述Z軸導(dǎo)軌；所述橫梁在所述伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用下沿著所述Z軸導(dǎo)軌滑動(dòng)，所述橫梁上設(shè)有與所述橫梁平行的X軸導(dǎo)軌；

第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器分別設(shè)置在所述橫梁上，用于同時(shí)對(duì)待測(cè)齒輪的不同參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，三個(gè)所述激光三角位移傳感器在所述伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿X軸導(dǎo)軌移動(dòng)，并且第三激光位移傳感器的角度在測(cè)量過程中可根據(jù)被測(cè)齒輪的節(jié)錐角進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述橫梁上設(shè)置有用于檢測(cè)齒頂圓半徑的第一激光三角位移傳感器，用于檢測(cè)齒根圓半徑的第二激光三角位移傳感器，以及用于檢測(cè)齒距誤差的第三激光三角位移傳感器；

所述第一激光三角位移傳感器具有第一安裝角度，其用于使所述第一激光三角位移傳感器所發(fā)射的激光能直射到待測(cè)齒輪的齒頂部；所述第二激光三角位移傳感器具有第二安裝角度，其用于使所述第二激光三角位移傳感器所發(fā)射的激光能直射到待測(cè)齒輪的齒根部；以及所述第三激光三角位移傳感器具有第三安裝角度，其用于使所述第三激光三角位移傳感器所發(fā)射的激光能直射到待測(cè)齒輪的分度圓上；

所述數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)與第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器相連接，所述數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)將獲取的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、誤差分離、擬合計(jì)算后由所述的數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)顯示出檢測(cè)結(jié)果；其特征在于：所述檢測(cè)方法的具體步驟如下：

1)首先機(jī)械手裝置將待測(cè)齒輪平放到回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，經(jīng)定心裝置的定心處理后待測(cè)齒輪的中心與所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心重合，然后電磁機(jī)構(gòu)通電后產(chǎn)生電磁力，在電磁力的作用下待測(cè)齒輪被吸合固定在所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，以所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)與所述待測(cè)齒輪的接觸面中心為極心建立極坐標(biāo)系；

2)在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用下，橫梁沿Z軸導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，使得第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器逐漸靠近待測(cè)齒輪，然后分別調(diào)節(jié)所述第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器在所述X軸導(dǎo)軌上的位置，并且第三激光位移傳感器的角度可根據(jù)被測(cè)齒輪的節(jié)錐角進(jìn)行調(diào)節(jié)，使待測(cè)齒輪處于所述第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器的標(biāo)準(zhǔn)量程范圍內(nèi)；所述激光三角位移傳感器的位置確定后，記錄此時(shí)所述激光三角位移傳感器的位置，第一激光三角位移傳感器的坐標(biāo)為(X₁,Y,Z)，第二激光三角位移傳感器的坐標(biāo)為(X₂,Y,Z)，第三激光三角位移傳感器的坐標(biāo)為(X₃,Y,Z)；

3)所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，待測(cè)齒輪隨著回轉(zhuǎn)平臺(tái)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一激光三角位移傳感器、第二激光三角位移傳感器和第三激光三角位移傳感器發(fā)射的激光分別直射到待測(cè)齒輪的齒頂部、齒根部和分度圓上；待測(cè)齒輪每隨著回轉(zhuǎn)平臺(tái)同步旋轉(zhuǎn)角度q°，其中q值可在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中設(shè)定為某一固定值，q的取值范圍在0.5～2之間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集一次每個(gè)激光三角位移傳感器的激光位移信號(hào)，分別記作d₁(t)，d₂(t)，d₃(t)，其中t＝1,2,3,…n,n為大于等于30的正整數(shù)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連續(xù)采集多組數(shù)據(jù)，然后將采集到的多組激光位移信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

4)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)采集得到的多組數(shù)據(jù)首先轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)的形式，第一激光三角位移傳感器采集得到的50組數(shù)據(jù)在極坐標(biāo)系中坐標(biāo)可以表示為(tq，X₁-d₁(t))，第二激光三角位移傳感器采集得到的50組數(shù)據(jù)在極坐標(biāo)系中坐標(biāo)可以表示為(tq，X₂+d₂(t))，第三激光三角位移傳感器采集得到的50組數(shù)據(jù)在極坐標(biāo)系中坐標(biāo)可以表示為(tq，X₃-d₃(t)·cosα)，其中α為第三激光三角位移傳感器傾斜的角度；tq為極坐標(biāo)中的極角；然后進(jìn)行誤差分離，最后對(duì)誤差分離后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合與計(jì)算；第一激光三角位移傳感器和第二激光三角位移傳感器獲得的數(shù)據(jù)擬合為兩個(gè)圓弧，兩個(gè)圓弧的半徑即為齒頂圓半徑和齒根圓半徑，第三激光三角位移傳感器獲得的數(shù)據(jù)可以擬合出對(duì)應(yīng)的齒廓形狀，進(jìn)一步算出待測(cè)齒輪的齒距，將測(cè)得的齒距與標(biāo)準(zhǔn)齒距比較即可獲得齒距誤差；數(shù)據(jù) 處理 與顯示系統(tǒng)顯示最終檢測(cè)結(jié)果：齒頂圓半徑、齒根圓半徑和齒距誤差。