[發明專利]基于V塊的三點圓柱度測量裝置及圓柱度誤差分離方法

有效

• 申請號: 201810336455.9
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108534735B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 劉文文;付俊森;王宏濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了基于V塊的三點圓柱度測量裝置及圓柱度誤差分離方法，針對呈圓柱狀的被測體進行圓柱度測量，裝置是以被測體沿軸向的外圓柱面為導軌，以V塊為軸向滑動測架，在V塊上設置傳感器，滑動測架利用V塊的V形面支撐在被測體的外圓柱面上，利用V塊按設定間隔的軸向移動，獲得針對被測體的相應測位；在測位上，被測體在其回轉支撐軸系的驅動下旋轉一周，V塊保持周向位置不變，并保持其V形面與被測體的外圓柱面相接觸。本發明尤其是在圓柱廓形測量重構中的進行應用；可實現便攜式的大型圓柱廓形原位測量，其測量與原位回轉支撐軸系及原位導軌無關，以最少的傳感器數目實現了測量過程各種誤差運動的全諧波分離，保障了圓柱廓形測量重構的高精度。

技術領域

本發明涉及精密測試技術和大型制造裝備的設計制造和使用領域，更具體地說是一種基于V塊的三點圓柱度測量裝置、圓柱度誤差分離方法、及其在圓柱廓形測量重構中的應用。

背景技術

軸輥是大型裝備制造業中一類重要大型構件。在大尺寸太陽能電池板、液晶屏、汽車鋼板、高品質紙張以及工業復合板材等的生產設備上，大型軸輥是裝備的核心構件，圓柱度誤差是軸輥廓形精度的標志。在產品生產過程中，軸輥廓形誤差，包括圓柱度誤差等，將被復制到產品表面，引起產品表面的各類瑕疵。因此大型軸輥的廓形精度是決定所制造產品表面質量的重要因素，并標志著一個國家裝備制造業的技術水平和產品的國際競爭力。

軸輥圓柱度測量涉及兩方面，一是通過精密測量來重構圓柱廓形，二是基于重構的圓柱廓形實現形狀誤差包括圓柱度誤差的評定。由于尺寸巨大(Φ0.3～1.0m、長度3～8m)，常規的圓柱形狀誤差測量方法難以發揮作用，必須采用原位(在生產和使用中)的測量方式實現大型軸輥的廓形測量，測量系統涉及支撐被測軸輥旋轉的回轉支撐軸系和支撐測架軸向運動的直線導軌。學者李濟順、王中宇等在所著《制造工程中的精密技術，機械工業出版社，2001，86～87頁》中指出：如何規避或減小軸系和導軌誤差運動對測量重構圓柱廓形的影響、以提高圓柱廓形測量、分離和重構精度是大型軸類零件形狀測試技術中的重要研究課題。三點圓度誤差分離技術(Error Separation Techniques,EST)已廣泛應用圓度誤差測量中，比如：學者李圣怡、戴一帆等在所著《精密和超精密加工在位檢測與誤差分離技術，國防科技大學出版社，2007，202～213、254～261頁》中闡述的三點頻域圓度先行誤差分離方法，其運用特別的測量技術和數學方法，將截面圓度與軸系徑向誤差運動分離開來，較大幅度地提高了圓度誤差測量精度。但是，由于三點圓度EST存在1階諧波抑制難題，不能將截面廓形的1階諧波與支撐軸系徑向誤差運動的1階諧波分離開來，進而不能精確萃取各個測量截面廓形的最小二乘中心矢量，難以實現圓柱廓形的高精度測量重構。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的問題，提供一種基于V塊的三點圓柱度測量裝置及圓柱度誤差分離方法，以解決大型圓柱廓形原位精密測量和重構難題；擺脫原系統中軸系和導軌誤差運動對圓柱廓形測量的影響、克服三點圓度EST的1階諧波抑制，實現測量過程中被測圓柱各個測量截面廓形的全諧波萃取，保障圓柱廓形測量重構的高精度、降低大型圓柱廓形原位測量成本。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明基于V塊的三點圓柱度測量裝置的結構特點是：所述圓柱度測量是指針對呈圓柱狀的被測體進行圓柱度測量；所述測量裝置是以被測體沿軸向的外圓柱面為導軌，以V塊為軸向滑動測架，在所述V塊上設置有傳感器，所述滑動測架利用V塊的V形面支撐在被測體的外圓柱面上，利用V塊按設定間隔的軸向移動，獲得針對被測體的相應的測位；在所述測位上，被測體在其回轉支撐軸系的驅動下旋轉一周，V塊保持周向位置不變，并保持其V形面與被測體的外圓柱面相接觸。

本發明基于V塊的三點圓柱度測量裝置的結構特點也在于：

所述V塊設置為雙V形面結構，V塊軸向上的中心點所在截面為安裝傳感器的測量面，第一V形面和第二V形面對稱分處在所述測量面的左右兩側，形成雙V形面結構；并有：