[發明專利]基于兩傳感器的圓度測量法

有效

• 申請號: 202011033011.1
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112432625B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 史生宇;秦圣杰;左佳敏;祝雋永;晉剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種基于兩傳感器的圓度測量法，此測量法利用兩個傳感器檢測檢測被測工件的徑向跳動信號，并基于徑向跳動信號，采用翻轉法算法和兩點法算法結合估計值，再通過頻域雜交以進行定量及進一步確保估計值，從而確保測量結果的準確度及精確度。

技術領域

本發明涉及圓度測量技術領域，具體涉及一種基于兩傳感器的圓度測量法。

背景技術

借助于單點金剛石車床，回轉類零件可以獲得納米級的表面加工質量，因此，被廣泛用作核心零部件，如軸承、柱塞/缸體、光學鏡面等。美國雄獅主軸測量儀所配置標準棒的圓度誤差不到50納米。靜壓軸承的表面加工精度與主軸的靜剛度、負載能力、服役壽命及回轉精度相關；隨著軸承圓度誤差的減小，主軸回轉精度可達納米級，且幾乎不受阻尼力。光學鏡片的表面拓撲形貌決定了它的聚焦能力、圖像分辨率，及成像質量。由于輸出壓力大，高壓柱塞泵被用于坦克、裝甲車、鍛壓機等各類重載機械中；在柱塞泵中，提高柱塞與缸體的圓度有助于提高泵的輸出壓力極限。

為了加工出這些回轉類零件，除了超精密的金剛石車床，圓度測量技術也是必不可少的，因此，獲得學術與產業界重視。而目前的對工件的圓度測量時可采用圓度儀Talyrond 595H，采用此圓度儀做的檢測雖可得到檢測結果。但目前采用的測量方法得到的測量結果的準確度和精確度無法得到保證。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種基于兩傳感器的圓度測量法。此基于兩傳感器的圓度測量法可減少測量過程的系統誤差和隨機誤差，提高測量結果的準確度和精度。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：基于兩傳感器的圓度測量法，包括以下步驟，

S1、將被測工件固定于測量裝置中的三爪卡盤，令測量裝置中的第一傳感器和第二傳感器對準被測工件的被測截面；調整測量裝置中第二轉臺和第一轉臺的相對角度，令第二轉臺與第一轉臺的相對角度為0；然后第一轉臺轉動的過程中，測量裝置中的第一傳感器和第二傳感器同步采集被測工件表面的徑向跳動信號，其中第一傳感器采集的徑向跳動信號為m₁₁(θ)，第二傳感器采集的徑向跳動信號記為m₁₂(θ)；

S2、再次調整測量裝置中第二轉臺和第一轉臺的相對角度，令第二轉臺與第一轉臺的相對角度為180°；然后第一轉臺轉動的過程中，測量裝置中的第一傳感器和第二傳感器同步采集被測工件表面的徑向跳動信號，其中第一傳感器采集的徑向跳動信號記為m₂₁(θ)，第二傳感器采集的徑向跳動信號記為m₂₂(θ)；

S3、基于采集到的徑向跳動信號m₁₁(θ)、m₁₂(θ)、m₂₁(θ)和m₂₂(θ)，采用翻轉法算法估算被測工件的圓度輪廓的估計值；

S4、基于采集到的徑向跳動信號m₁₁(θ)、m₁₂(θ)、m₂₁(θ)和m₂₂(θ)，采用兩點法算法估算被測工件的圓度輪廓的估計值；

S5、將S3和S4中得到的估計值進行頻域雜交，以得到圓度誤差的傅里葉系數估計值；

S6、基于圓度誤差的傅里葉系數估計值，通過傅里葉逆變換計算后，得到被測工件的圓度輪廓。

優選的，在步驟S3中，采用翻轉法算法得到的估計值包括以下步驟，

S3-1、將m₁₁(θ)和m₂₂(θ)先相加，然后除以2，計算出圓度輪廓的第一個估計值r_r,1(θ)；

S3-2、將m₁₂(θ)和m₂₁(θ)先相加，然后除以2，計算出圓度輪廓的第二個估計值r_r,2(θ)。