复杂回转件轮廓测量仪及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及回转件轮廓测量领域，尤其适用旋压、锻压、铣削等加工成形的复杂回转件轮廓的测量仪及其测量方法。
【背景技术】
[0002]复杂回转件轮廓测量是面向复杂回转体工件，采用自复位直线位移传感器逐点接触待测件表面进行测量的方法。操作方便、定心可靠、测量精确度高等优点，使其在旋压、锻压、铣削等加工件轮廓的测量方面能够广泛适用。
[0003]随着工业技术的发展，工件形状趋于复杂，对于复杂回转体零件轮廓的测量需要也越来越多，人工的尺规测量费时费力，测量结果不够精确且得到的数据不易处理，测得的数据也只是随机抽取的测量点所得到的数据，并不能反映零件真实的形状尺寸，当工件形状的测量精度要求提高时，传统的测量方法已不能满足对于这类零件的测量需求；常用的三坐标测量仪和非接触式影像三维测量仪因其需要对被测物体进行逐点扫描或测量，不但成本过高，测量过程复杂，对工人的技术要求较高，而且数据处理具有一定的复杂性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据回转件的回转特性，克服现有测量技术高成本、测量过程复杂、数据难处理的缺点，极大简化回转件的测量方式和所需设备，提供一种专门针对复杂回转件的轮廓测量仪及其快速测量方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种复杂回转件轮廓测量仪，包括底盘回转电机、夹紧装置、龙门架、自复位直线位移传感器、滑台、导轨、直线步进电机、旋转底盘、底座和夹紧摇把；所述龙门架和底盘回转电机均固定在底座上，底盘回转电机通过两个伞齿轮配合驱动旋转底盘做回转运动；导轨固定在龙门架上；直线步进电机固定在导轨的一端，其输出轴和导轨平行；滑台安装在导轨上，自复位直线位移传感器固定在滑台上；导轨固定的位置使得自复位直线位移传感器在沿导轨移动时，其触头移动轨迹通过旋转底盘的圆心；旋转底盘上表面开有十字形卡爪槽，夹紧装置由四个卡爪和夹紧传动转盘组成；夹紧摇把通过伞齿轮机构驱动夹紧传动转盘转动，夹紧传动转盘通过其上表面螺纹和卡爪底部的螺纹配合，驱动卡爪沿旋转底盘的卡爪槽做径向运动，实现卡爪卡紧或松开的运动；自复位直线位移传感器通过数据采集卡连接计算机。
[0006]一种利用上述测量仪测量复杂回转件外形轮廓的方法，包括以下步骤:
(1)根据测量需求调整卡爪和自复位直线位移传感器的位置；
(2)将待测件放置在旋转底盘上，转动夹紧摇把将待测件定心夹紧，卸下夹紧摇把；
(4)启动直线步进电机，使滑台带动自复位直线位移传感器做径向运动，自复位直线位移传感器因其自复位特性自动保持与待测件的实时接触，获取待测件沿半径方向形状数据的脉冲电压信号；
(5)将自复位直线位移传感器采集到的脉冲电压信号通过滤波及放大转换为该半径方向离散的点，将这些离散的点使用插补运算得到待测件沿半径方向的轮廓曲线，将该轮廓曲线绕中心轴线旋转一周，得到待测件的表面轮廓曲线；
(6)启动直线步进电机，移动自复位直线位移传感器使其停在需要周向测量的零件外轮廓处，启动底盘旋转电机使旋转底盘带动待测件绕中心轴转动，获取待测件沿圆周方向形状数据的脉冲电压信号；
(7)将自复位直线位移传感器采集到的脉冲电压信号进行滤波及放大处理，转换为待测件在该圆周方向上离散的点，再将这些离散点进行插补运算得到待测件在圆周方向的轮廓曲线。
[0007]本发明的有益效果是:本发明针对回转件的回转特性，实现了复杂回转件轮廓的测量，只需简单控制电机进给，即可完成回转件轮廓的测量。与传统的人工测量相比，测量可靠、操作简便且得到的数据易处理；与昂贵的三坐标测量仪和影像测量仪相比，大大简化了测量设备和测量方式、结构紧凑、操作方便，更适合复杂回转件轮廓的快速测量。
【附图说明】
[0008]图1为复杂回转件轮廓测量仪的结构示意图；
图2为底盘回转传动机构不意图；
图3为夹紧装置传动机构示意图；
图中，底盘回转电机1、夹紧装置2、龙门架3、自复位直线位移传感器4、滑台5、导轨6、直线步进电机7、旋转底盘8、底座9、夹紧摇把10，夹紧传动转盘11。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0010]如图1所示，本发明一种复杂回转件轮廓测量仪，包括底盘回转电机1、夹紧装置
2、龙门架3、自复位直线位移传感器4、滑台5、导轨6、直线步进电机7、旋转底盘8、底座9和夹紧摇把10 ;所述龙门架3和底盘回转电机I均固定在底座9上，如图2所示，底盘回转电机I通过两个伞齿轮配合驱动旋转底盘8做回转运动。
[0011]导轨6固定在龙门架3上；直线步进电机7固定在导轨6的一端，其输出轴和导轨6平行；滑台5安装在导轨6上，自复位直线位移传感器4固定在滑台5上；导轨6固定的位置使得自复位直线位移传感器4在沿导轨6移动时，其触头移动轨迹通过旋转底盘8的圆心。
[0012]如图3所示，旋转底盘8上表面开有十字形卡爪槽，夹紧装置2由四个卡爪2和夹紧传动转盘11组成；夹紧摇把10通过伞齿轮机构驱动夹紧传动转盘11转动，夹紧传动转盘11通过其上表面螺纹和卡爪2底部的螺纹配合，驱动卡爪2沿旋转底盘8的卡爪槽做径向运动，实现卡爪2卡紧或松开的运动；自复位直线位移传感器4通过数据采集卡连接计算机。
[0013]使用本发明测量仪时，根据不同测量需求调整夹紧装置和测量装置，将数据采集卡接入驱动，启动电机即可完成待测件零件轮廓的测量。
[0014]本发明测量复杂回转件外形轮廓的方法，包括以下步骤:
(I)根据测量需求调整卡爪2和自复位直线位移传感器4的位置； (2)将待测件放置在旋转底盘8上，转动夹紧摇把10将待测件定心夹紧，卸下夹紧摇把
10 ；
(4)启动直线步进电机7，使滑台5带动自复位直线位移传感器4做径向运动，自复位直线位移传感器4因其自复位特性自动保持与待测件的实时接触，获取待测件沿半径方向形状数据的脉冲电压信号；
(5)将自复位直线位移传感器4采集到的脉冲电压信号通过滤波及放大转换为该半径方向离散的点，将这些离散的点使用插补运算得到待测件沿半径方向的轮廓曲线，将该轮廓曲线绕中心轴线旋转一周，得到待测件的表面轮廓曲线；
(6)启动直线步进电机7，移动自复位直线位移传感器4使其停在需要周向测量的零件外轮廓处，启动底盘旋转电机I使旋转底盘8带动待测件绕中心轴转动，获取待测件沿圆周方向形状数据的脉冲电压信号；
(7)将自复位直线位移传感器4采集到的脉冲电压信号进行滤波及放大处理，转换为待测件在该圆周方向上离散的点，再将这些离散点进行插补运算得到待测件在圆周方向的轮廓曲线。
【主权项】
1.一种复杂回转件轮廓测量仪，其特征在于，包括底盘回转电机(1)、夹紧装置(2)、龙门架(3)、自复位直线位移传感器(4)、滑台(5)、导轨(6)、直线步进电机(7)、旋转底盘(8)、底座(9)和夹紧摇把(10);所述龙门架(3)和底盘回转电机(I)均固定在底座(9)上，底盘回转电机(I)通过两个伞齿轮配合驱动旋转底盘(8)做回转运动； 导轨(6)固定在龙门架(3)上；直线步进电机(7)固定在导轨(6)的一端，其输出轴和导轨(6)平行；滑台(5)安装在导轨(6)上，自复位直线位移传感器(4)固定在滑台(5)上；导轨(6)固定的位置使得自复位直线位移传感器(4)在沿导轨(6)移动时，其触头移动轨迹通过旋转底盘(8)的圆心； 旋转底盘(8 )上表面开有十字形卡爪槽，夹紧装置(2 )由四个卡爪(2 )和夹紧传动转盘(11)组成；夹紧摇把(10)通过伞齿轮机构驱动夹紧传动转盘(11)转动，夹紧传动转盘(11)通过其上表面螺纹和卡爪(2)底部的螺纹配合，驱动卡爪(2)沿旋转底盘(8)的卡爪槽做径向运动，实现卡爪(2)卡紧或松开的运动；自复位直线位移传感器(4)通过数据采集卡连接计算机。
2.一种利用权利要求1所述测量仪测量复杂回转件外形轮廓的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据测量需求调整卡爪(2)和自复位直线位移传感器(4)的位置； (2)将待测件放置在旋转底盘(8)上，转动夹紧摇把(10)将待测件定心夹紧，卸下夹紧摇把(10); (4 )启动直线步进电机(7 )，使滑台(5 )带动自复位直线位移传感器(4 )做径向运动，自复位直线位移传感器(4)因其自复位特性自动保持与待测件的实时接触，获取待测件沿半径方向形状数据的脉冲电压信号； (5)将自复位直线位移传感器(4)采集到的脉冲电压信号通过滤波及放大转换为该半径方向离散的点，将这些离散的点使用插补运算得到待测件沿半径方向的轮廓曲线，将该轮廓曲线绕中心轴线旋转一周，得到待测件的表面轮廓曲线； (6)启动直线步进电机(7)，移动自复位直线位移传感器(4)使其停在需要周向测量的零件外轮廓处，启动底盘旋转电机(I)使旋转底盘(8)带动待测件绕中心轴转动，获取待测件沿圆周方向形状数据的脉冲电压信号； (7 )将自复位直线位移传感器(4)采集到的脉冲电压信号进行滤波及放大处理，转换为待测件在该圆周方向上离散的点，再将这些离散点进行插补运算得到待测件在圆周方向的轮廓曲线。
【专利摘要】本发明公开了一种复杂回转件轮廓测量仪及其测量方法，所述测量仪包括底盘回转电机、夹紧装置、龙门架、自复位直线位移传感器、滑台、导轨、直线步进电机、旋转底盘、底座和夹紧摇把。本发明通过自复位直线位移传感器测量待测件轮廓数据，只需将待测件通过夹紧装置夹紧，将数据采集装置连接位移传感器，就可通过电机驱动位移传感器运动并同时进行待测件的轮廓数据采集，适用于各类旋压、锻压、铣削等加工的复杂回转件的轮廓测量，结构紧凑，操作方便，设备成本低，测量可靠，结果易分析。
【IPC分类】G01B21-20
【公开号】CN104677325
【申请号】CN201510081309
【发明人】过海, 王进, 陆国栋, 张晓鑫
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月14日