[發明專利]一種空心軸的孔軸同軸度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201910204384.1
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109870125B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張新寶;李強
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發明屬于同軸度測量領域，并具體公開了一種空心軸的孔軸同軸度測量裝置及方法，該裝置包括無衍射光基準發生器、外圓測頭、內孔測頭和數據采集處理單元，無衍射光基準發生器用于產生無衍射光光束；外圓測頭包括外圓測頭安裝筒、沿外圓測頭安裝筒內部周向布置的多個位移傳感器以及同軸布置在外圓測頭安裝筒內的位姿測量單元；內孔測頭包括內孔測頭安裝筒、沿內孔測頭安裝筒外部周向布置的多個位移傳感器以及同軸布置在內孔測頭安裝筒內的位姿測量單元；數據采集處理單元用于接收外圓測頭和內孔測頭中的位移傳感器及位姿測量單元的數據。所述方法采用上述裝置進行空心軸孔軸的同軸度測量。本發明具有測量精度高，穩定性好，操作簡便等優點。

技術領域

本發明屬于同軸度測量領域，更具體地，涉及一種空心軸的孔軸同軸度測量裝置及方法。

背景技術

空心軸在各個領域受到廣泛的應用，也解決了很多行業難題，同時，空心軸的結構也對整個旋轉軸系的工作穩定性產生巨大影響，特別是內孔和外圓的同軸度誤差，對保障其工作性能，提高其工作效率具有重要的意義。因此，對于空心軸的同軸度測量顯得尤為重要。

對于同軸度測量而言，國內外均進行了諸多研究：

例如，吉林大學的佟金提出了一種測量大鍛件同軸度的新方法，該方法采用面陣CCD作為測量工具，面陣CCD可實時獲取鍛件的圖像，便于操作人員實時監控鍛件的生產過程，操作人員可以在獲取的鍛件圖像上選取適當的位置進行測量，實驗采用自主開發的軟件進行圖像處理，測量結果反映測量綜合誤差在合理范圍之內，單次測量時間在10s之內。該方法具有體積小、可靠性高、測量速度快及對工作環境無特殊要求等優點，但該方法無法進行孔-軸的同軸度測量，且對于大尺寸的測量對象，操作難度比較大。再如，南通大學的張政分析的三坐標測量機法(以下簡稱CMM)，具有測量精確度高，速度快，適應性強，數字化控制，可以滿足多孔徑同軸度的測量。CMM測量同軸度的最大特點是無須轉動工件，無須專用芯軸或專用支架，無須機械找正，只需用測頭探針對工件取點采樣，即可快速輸出測量結果。但用CMM測量同軸度時，由于對基準軸線理解的差異，或對被測要素軸線測量方法不同，或對同軸度評價方法不同，以及CMM采點誤差的影響等原因，有時會出現測量結果誤差較大、重復性較差的現象，即測量結果不能真實反映零件真實的同軸度誤差。再如，吉林大學的張瑛瑋提出了一種非接觸方式測量同軸度的方法，采用二維激光位移傳感器測量空心圓柱體內表面同軸度。同時給出了根據圓柱內表面直徑選取二維激光位移傳感器的方法及設計技巧，并且對影響測量精度的因素進行了詳細分析。該測量方法適合于測量孔-孔同軸度。

國外，比如美國、德國等先后研發了多種能適應不同軸徑同軸度測量的高精度光電測量設備，可以對軸的幾何尺寸和形位誤差進行非接觸測。一些國外品牌的激光對中儀,如瑞典(Easy-laserD系列)、德國(OPTALIGN PLUS Series)、美國(FIXTURLASER)等較適用于測量旋轉設備的軸-軸同軸度，而不適用于測量孔-孔同軸度或者孔-軸同軸度。也有些國家，利用獲取零件外圍尺寸的方法獲得軸-軸同軸度，如韓國的雙頻激光器測量系統由3個激光器和彼此正交的2個長導軌組成，激光器所發射的激光束投向零件，則兩激光束之間的距離即為所測零件長度(厚度或直徑)；德國的LaCam-Forge系統，是將激光測量系統安裝在某一固定位置，通過對大零件的連續掃描，采集大量的零件表面數據，最終通過圖像處理完成鍛件的尺寸測量。

綜合國內外研究現狀可知，在同軸度的接觸測量方法中，存在測量精度偏低、測量步驟復雜的問題，在同軸度的非接觸測量方法中，需要轉動被測對象、對大尺寸和大質量的空心軸的孔-軸同軸度測量還存在一定難度。因此，需研究設計一種可精確測量大尺寸、大質量空心軸的孔-軸同軸度的測量裝置及對應的方法。

發明內容