[發明專利]自動化懸臂式抗凹性測量設備及測量方法

有效

• 申請號: 202010560280.7
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111579236B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 丁振;聶繼全;楊興;周黃達;王洋;鄭德潤
• 申請（專利權）人: 湖南湖大艾盛汽車技術開發有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理有限公司 11457
• 代理人: 孫紅穎

1.一種自動化懸臂式抗凹性測量設備，其包括：探頭總成(500)，探頭總成(500)用于實現機械探頭的精定位與抗凹性探測；其特征在于：

探頭總成(500)包括抗凹性探頭第一軸組件、抗凹性探頭第二軸組件、抗壓性探頭第三軸組件、機械探頭組件；

抗凹性探頭第一軸組件用于實現探頭總成(500)在橫梁(401)端部旋轉，包括第一電機(501)、第一旋轉軸(502)、角接觸軸承(503)、法蘭蓋(504)、第一液壓鎖止裝置(505)、法蘭(506)；第一軸組件內置于橫梁(401)內，通過法蘭蓋(504)與橫梁(401)固定，第一電機(501)通過聯軸器與第一旋轉軸(502)相連，第一旋轉軸(502)端部安裝有法蘭(506)，法蘭(506)用于安裝抗凹性探頭第二軸組件；法蘭(506)可圍繞橫梁(401)法線方向旋轉，法蘭蓋(504)內安裝有一對角接觸軸承(503)，第一電機(501)運行時，驅動第一旋轉軸(502)轉動，帶動法蘭(506)旋轉，實現了抗凹性探頭在橫梁(401)法線方向的旋轉；第一液壓鎖止裝置(505)固定在法蘭蓋(504)上，其夾鉗在第一旋轉軸(502)兩側，當探頭到達指定位置時，液壓撐桿推動夾鉗抱緊第一旋轉軸(502)，實現第一旋轉軸(502)鎖止；

抗凹性探頭第二軸組件包括第二電機(507)、第二旋轉軸(508)、軸承(509)、旋轉軸支架(510)、第二液壓鎖止裝置(511)；第二旋轉軸(508)安裝在法蘭(506)上，旋轉軸支架(510)兩端軸孔內安裝有軸承(509)，第二電機(507)安裝在旋轉軸支架(510)軸孔處，輸出軸與第二旋轉軸(508)相連，第二電機(507)旋轉時帶動第二旋轉軸(508)旋轉，實現第二軸組件在第二旋轉軸(508)法線方向的旋轉功能，當探頭到達指定位置時，第二液壓鎖止裝置(511)抱緊第二旋轉軸(508)，實現第二軸組件定位；

抗壓性探頭第三軸組件包括第三液壓鎖止裝置(512)、第三電機(513)，第三旋轉軸(514)、探頭支架(515)；旋轉軸支架(510)與探頭支架(515)通過第三旋轉軸(514)固定，第三電機(513)工作時，帶動第三旋轉軸(514)與探頭支架(515)圍繞第三旋轉軸(514)法線方向轉動，探頭(519)到達指定位置時，第三液壓鎖止裝置(512)抱緊第三旋轉軸(514)，實現探頭定位；

機械探頭組件包括測距傳感器(517)、探頭(519)、壓力傳感器(518)、推桿電機(516)；推桿電機(516)安裝在探頭支架(515)上，其推桿側面安裝端部安裝有壓力傳感器(518)，推桿頂端安裝有測距傳感器(517)、探頭(519)；

還包括地板底座總成(100）、橫移豎梁組件(200）、夾緊機構總成(300）、橫梁總成(400）；

地板底座總成(100）用于承載抗凹性試驗臺架，并驅動臺架在底座方向的水平運動；

橫移豎梁組件(200)安裝在地板底座總成(100)上，作為夾緊機構總成(300）、橫梁總成(400）、探頭總成(500）的承載部件，橫移豎梁組件(200)通過傳動裝置驅動在地板底座總成(100)上做水平橫移運動；

夾緊機構總成(300)作用是當橫梁總成(400)調節到合適的豎直位置或水平位置后，對橫梁總成(400)進行夾緊；

橫梁總成(400)用于承載探頭總成(500)，實現探頭總成(500)在橫梁總成(400)方向上移動；

地板底座總成(100）包括地板底座(101)和兩側防塵風琴板(102)、拖鏈(103)、電控箱(104)；地板底座(101)固定于地面，或用鑄鐵平臺代替，地板底座(101)兩端各安裝有一塊防塵風琴板(102)與橫移豎梁底座(201)相連，在橫移豎梁底座(201)水平運動時，防塵風琴板(102)隨之伸縮，其作用是覆蓋地板底座(101)內傳動部件，起到防塵作用；電控箱(104)安裝于地板底座(101)上，其延伸出的線纜通過拖鏈(103)連接各類電動設備；

夾緊機構總成(300)包括橫梁夾緊油缸(301)和豎梁夾緊油缸(302)、夾緊座(303)；工作時，當橫梁 (401) 調節到理想的位置后，橫梁夾緊油缸(301)和豎梁夾緊油缸(302)工作，將夾緊座(303)與豎梁(202)、橫梁(401)固定住，當測量另一個待測點時，松開橫梁夾緊油缸(301)和豎梁夾緊油缸(302)，使橫梁 (401) 處于自由狀態，將測量探頭調節至下一個需測量的點后，再運行兩個油缸，此時橫梁(401) 將再一次進入鎖緊狀態；

橫梁總成(400)包括橫梁(401)、橫梁電機(402)、橫梁絲桿(403)；

橫梁(401)通過夾緊機構總成(300)與豎梁(202)固定，與夾緊機構總成(300)在橫移豎梁組件(200)上移動的原理相同，可通過橫梁電機(402)與橫梁絲桿(403)的運行，實現橫梁總成(400)在橫梁絲桿(403)方向上的前進與后退；

步驟1、探頭總成移動至待測表面附近，此時由測距傳感器(517)工作，測得各自相對于待測表面的距離；

步驟2、試驗人員通過計算機將探頭(519)和測距傳感器(517)測得數據為參考坐標系，用內積法獲得待測表面法向坐標；

步驟3、得到待測表面法向坐標后，探頭(519)保持自身位置不變，通過調整各軸，將探頭(519)朝向與待測表面法向平行；

步驟4、探頭(519)由推桿電機(516)驅動向待測表面移動，直至接觸；

步驟5、接觸后探頭(519)由推桿電機(516)驅動繼續進行按壓，此時壓力傳感器(518)檢測到壓力并持續增加，開始計算壓力-距離曲線；按壓至某一程度后，推桿電機(516)帶動探頭(519)收回，將所的數據繪制完整壓力-距離曲線圖，完成相關點測量。

2.根據權利要求1所述的自動化懸臂式抗凹性測量設備，其特征在于：橫移豎梁組件(200)包括橫移豎梁底座(201)、豎梁(202)、減速電機(203)、底座液壓油缸(204)、豎梁電機(205)、豎梁絲桿(206)；

豎梁(202)、減速電機(203)、底座液壓油缸(204)通過螺栓固定在橫移豎梁底座(201)上，減速電機(203)運行時帶動傳動裝置工作，拉動橫移豎梁底座(201)水平移動，當運行到預期位置時，試驗人員可通過操作與電控箱(104)連接的計算機、觸摸屏端口設備，遠程操控底座液壓油缸(204)工作，將橫移豎梁底座(201)鎖止在地板底座總成(100)上；豎梁(202)上安裝有夾緊機構總成(300)，豎梁(202)頂端安裝有豎梁電機(205)與豎梁絲桿(206)，夾緊機構總成(300)，內置絲杠螺母安裝在豎梁絲桿(206)上，豎梁電機(205)工作時帶動豎梁絲桿(206)轉動，驅動夾緊機構總成(300)沿豎梁(202)上下移動。