[發明專利]一種滾動直線導軌副導軌滾道中徑的檢測方法

有效

• 申請號: 202010696006.2
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112504146B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 歐屹;李澤宇;馮虎田
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明提出了一種滾動直線導軌副導軌滾道中徑的計算方法，選用四個激光位移傳感器，將導軌倒置安裝，傳感器分別置于測量架的不同位置用于測量導軌的底面和兩側面。通過對導軌底面基準和側面基準掃描，運用最小二乘擬合得到基準面的平面度；通過激光位移傳感器對滾道的掃描，運用最小二乘擬合得到圓弧滾道的圓心位置；計算出滾道中心軸線的直線方程，計算導軌左右滾道中心軸線的空間距離即為滾動直線導軌副導軌的中徑。通過對導軌滾道中心線的求解，能夠更好的擬合滾道相對于底面基準和側面基準的平行度，對滾動直線導軌副導軌中徑測量提出完善的算法。

技術領域

本發明屬于滾動直線導軌副導軌型面指標檢測領域，特別是一種滾動直線導軌副導軌滾道中徑的檢測方法。

背景技術

導軌作為滾道直線導軌副的重要組成部分，導軌型面的精度對滾動直線導軌副運動的綜合精度影響很大，導軌滾道半徑、側面基準和底面基準的平面度、滾道中心線相對于基準的平行度、導軌滾道的中徑等參數的偏差都會直接影響導軌副的性能。因此，提高導軌型面參數的測量精度，有重要的研究意義。

滾動直線導軌副導軌中徑的測量主要分為接觸式測量與非接觸式測量。接觸式測量，主要使用千分表進行人為檢測，這種方法雖然測量精度較高，但是操作繁瑣受人為和外界環境因素影響較大，且無法實現自動化測量，測量花費時間長；非接觸式測量方法，是通過激光位移傳感器掃描導軌滾道，在計算機中擬合出導軌滾道的中徑。

對于非接觸式測量，由于導軌長度較長，單一截面導軌型面參數不能完全反應導軌型面指標，導軌滾道半徑及滾道中徑不易測量。目前國內對滾動直線導軌副導軌滾道中徑的檢測和研究還處于初級階段，檢測精度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種滾動直線導軌副導軌滾道中徑的檢測方法，以提供基于非接觸式導軌滾道型面的測量方案。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種滾動直線導軌副導軌滾道中徑的檢測方法，基于掃描待測導軌左右滾道及側面基準的兩個傳感器，采集待測導軌底面基準的數據的兩個位移傳感器，包括以下步驟：

步驟1、對四個傳感器初始位置進行標定；

步驟2、構建坐標系包括構建標準塊的固定空間直角坐標系、測量導軌待測截面的空間直角坐標系、四個傳感器空間直角坐標系；

步驟3、確定導軌底面基準和側面基準的平面度：兩個傳感器對待測導軌底面輪廓進行掃描，另外兩個傳感器對待測導軌側面基準進行掃描，將傳感器得到的數據轉化為在標準塊固定空間直角坐標系的坐標值，進行平面的最小二乘擬合，得到待測導軌底面基準和側面基準的平面度；

步驟4、計算單一截面滾道中心點坐標：兩個傳感器在豎直方向對待測導軌滾道截面進行掃描，得到在直角坐標系下測量點的坐標；將左滾道的坐標和右滾道的坐標分別轉化為待測截面直角坐標系下的坐標，將兩組坐標分別用圓的最小二乘進行擬合，得到待測截面直角坐標系下左滾道的中心點的坐標和右滾道中心點的坐標；

步驟5、擬合滾道中心軸線的方向向量：移動掃描待測導軌的不同截面，計算不同截面下左滾道和右滾道的中心坐標，將中心坐標轉化為標準塊固定直角坐標系下的坐標，對空間點進行最小二乘直線擬合，得到左滾道、右滾道的中心軸線的方向向量；

步驟6、對稱兩滾道中心軸線距離求解：根據步驟5得到左滾道、右滾道擬合的方向向量，由空間直線的距離公式，解出待測導軌左滾道的中心軸線與右滾道的中心軸線的距離，即完成對滾動直線導軌副導軌滾道中徑的測量。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)本發明將導軌中徑測量問題轉化為異面直線的距離問題，將不同坐標系下采集的數據通過幾何位置關系與坐標變換轉化到同一坐標系下，通過求解異面直線距離來求得導軌滾道中徑，解決了導軌滾道較長不利于直接求解滾道中心距的問題。