[發(fā)明專利]一種火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑激光測量傳感器位置的標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710370979.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107014302B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王全先;郭健;梅振;龔小俊
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 杜袁成

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑激光測量傳感器位置的標(biāo)定方法，應(yīng)用于內(nèi)孔直徑尺寸的非接觸式測量。

背景技術(shù)：

孔內(nèi)徑測量技術(shù)的研究具有較長的歷史，測量方式主要可分為兩大類，即基于坐標(biāo)和基于專用量儀兩種方式，其典型代表為三坐標(biāo)測量儀和氣動(dòng)量儀。由于火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑相對較大，而氣動(dòng)量儀測量范圍較小，所以氣動(dòng)量儀很少被使用于火車車輪輪轂內(nèi)孔的測量。三坐標(biāo)測量儀采用探針進(jìn)行接觸式測量，存在劃傷被測工件表面的可能性，且測量時(shí)間相對較長，因此三坐標(biāo)測量儀在火車車輪輪轂內(nèi)孔測量領(lǐng)域也沒有得到應(yīng)用。

針對火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑的非接觸式測量，中國專利CN105758321A公開了一種內(nèi)孔直徑激光測量系統(tǒng)，該專利通過精密制造測量裝置零件和精心裝配調(diào)試的方式，使測量系統(tǒng)中高精度激光測距傳感器(以下簡稱為激光器)發(fā)出的激光線在測量火車車輪內(nèi)孔時(shí)垂直于內(nèi)孔圓柱面母線，因此將該測量簡化為平面問題，在測量原理中，要求激光器發(fā)出的激光線與激光發(fā)出點(diǎn)到激光器旋轉(zhuǎn)中心的連線相重合，發(fā)明者采用線繩等輔助工具連接激光線端頭與旋轉(zhuǎn)中心，通過調(diào)整激光器位置使該連線與激光線重合，因?yàn)槭謩?dòng)調(diào)節(jié)激光器誤差大，且激光器實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心很難用肉眼確定，同時(shí)需調(diào)節(jié)的激光線與激光發(fā)出點(diǎn)到激光器旋轉(zhuǎn)中心連線間的夾角本就很小，所以這種調(diào)整方式具有較大的誤差，整個(gè)測量裝置系統(tǒng)測量精度也會(huì)隨之降低。本發(fā)明正是針對此測量技術(shù)的不足之處而提供了一種新的激光器位置的標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法具有操作簡單、標(biāo)定精度高等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對中國專利CN105758321A“火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑激光測量系統(tǒng)及其測量方法”存在的技術(shù)不足，提供一種新的激光器位置標(biāo)定方法。在中國專利CN105758321A中，內(nèi)孔測量原理如圖5所示，激光器發(fā)出的激光線CD與激光發(fā)出點(diǎn)C到激光器旋轉(zhuǎn)中心O的連線CO重合時(shí)，先放置已知內(nèi)孔直徑的標(biāo)準(zhǔn)樣件到測量臺上，激光器由精密油壓分度臺帶動(dòng)每旋轉(zhuǎn)90度得到一個(gè)測距，利用內(nèi)孔面上每個(gè)激光測點(diǎn)到被測內(nèi)孔中心的距離均等于被測內(nèi)孔半徑的原理，聯(lián)立方程求解出激光發(fā)出點(diǎn)C到激光器旋轉(zhuǎn)中心O的距離a，再放上被測火車車輪，同樣地激光器每旋轉(zhuǎn)90°得到一個(gè)測距，再次利用所述聯(lián)立方程求解出被測火車車輪內(nèi)孔半徑。

本發(fā)明的目的是，在中國專利CN105758321A中的激光測量裝置中激光線CD與激光發(fā)出點(diǎn)C到激光器旋轉(zhuǎn)中心O的連線CO不重合時(shí)，即兩者之間存在夾角α?xí)r，也能進(jìn)行非接觸式內(nèi)孔測量。

本發(fā)明所提供的一種火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑激光測量傳感器位置的標(biāo)定方法的具體步驟如下：

(1)如圖2所示，將兩塊結(jié)構(gòu)相同的標(biāo)定板1通過螺栓組2平行固定于標(biāo)定環(huán)3上表面構(gòu)成標(biāo)定裝置4，并用200mm長的長方形鋼制量塊測量兩塊所述標(biāo)定板1兩端的內(nèi)側(cè)距離，使之均等于200mm；標(biāo)定環(huán)3中的大環(huán)的上下端面互相平行，標(biāo)定板1的內(nèi)側(cè)面與標(biāo)定環(huán)3的上端面垂直。

(2)如圖1所示，將所述標(biāo)定裝置4放置于火車車輪輪轂內(nèi)孔直徑激光測量系統(tǒng)的測量裝置工作臺5上，并使標(biāo)定環(huán)3中大環(huán)的下端面緊貼測量裝置工作臺5臺面，標(biāo)定環(huán)3的下凸圓臺與測量裝置工作臺5的止口對中。

(3)升降機(jī)構(gòu)8工作，升起激光器6，打開激光器6，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7的微調(diào)，轉(zhuǎn)動(dòng)激光器6使激光線垂直于位于左側(cè)的標(biāo)定板1的內(nèi)側(cè)表面；在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7的微調(diào)過程中，激光器6的測距值不斷變化并被顯示出來，當(dāng)激光器6的測距值顯示為最小值時(shí)，即認(rèn)為激光線垂直于位于左側(cè)的標(biāo)定板1的內(nèi)側(cè)表面，記錄此時(shí)激光器6的測距值l₁。

(4)如圖4所示，以激光器6的旋轉(zhuǎn)中心O為原點(diǎn)，以垂直于標(biāo)定板1內(nèi)側(cè)表面的方向?yàn)閤軸，建立平面直角坐標(biāo)系。

(5)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7工作，使激光器6旋轉(zhuǎn)180°，測出激光發(fā)出點(diǎn)到位于右側(cè)的標(biāo)定板1的內(nèi)側(cè)表面的距離l₃，有方程：

2a·cosα+l₁+l₃＝L(1)

式中：a為激光發(fā)出點(diǎn)到激光器6旋轉(zhuǎn)中心O的距離；

α為激光線與激光發(fā)出點(diǎn)到激光器6旋轉(zhuǎn)中心O連線的夾角；

L為兩塊結(jié)構(gòu)相同的標(biāo)定板1之間的距離，為200mm；

由式(1)得到激光器6位置的標(biāo)定值：