，激光射线在顺时针方向上与X轴夹角为0工，该激光位移传感器测得光斑点A与交点A’间距离为1^，得光斑点A点坐标(Lx+Ucose^Usir^);设测量架非水平面上的激光位移传感器的激光射线与Y轴的交点B’，交点B’距坐标系原点0的距离为Ly，激光射线在顺时针方向上与Y轴夹角为92，该激光位移传感器测得光斑点B与交点B’间距离为L2，得光斑点13点坐标(L2sin02，Ly-L2Cos02)。
[0037]5)设被测轴类零件的轴颈轴心点为K，轴心点K在测量架坐标系内的坐标为(xk，yk)；
[0038]6)位于被测轴类零件轴颈外圆表面的光斑点A、B两点与所述轴颈的轴心点K满足以下计算关系:
[0039 ] (xk—Lx—Li co s θχ)2+( yk~Li sin0i)2 = d2/4
[0040](1)
[0041 ] (xk-L2sin02)2+(yk-Ly+L2Cos92)2 = d2/4
[0042]上式中，匕山…乂是经标定得到的常数，d是已知的被测轴类零件轴颈直径，U、L2是激光位移传感器的测量值，在安装好的测量装置中被测轴类零件轴颈轴心的初步位置已知，并作为轴心点K在测量架坐标系内的坐标(Xk，yk)的预值及取值范围，便于对上述二元二次方程组进行计算。求解出被测轴类零件轴心点K在测量架坐标系内的坐标(Xk，yk)，即以测量架为基准的被测轴类零件轴颈的相对圆心位置。
[0043]在实际测量中，当0^02为任意角时，为了标定出Lx、Ly的长度，需要测得激光位移传感器激光出射点位置，在激光位移传感器中出射点是虚拟存在的，精确标定难度较大。当0^02设置为90°，测量出测量架1的两个平面与对应平行激光射线之间的距离差即是Lx、Ly，则上述方程组可以化简为以下形式:
[0044](Xk-Lx) 2+ (yk-Li)2 = d2/4
[0045](2)
[0046](xk~L2) 2+ (yk-Ly)2 = d2/4
[0047]两个激光位移传感器的出射线彼此保持垂直，可有效减小计算及标定难度，提高了测量装置的实用性。
[0048]针对异形轴类零件的轴颈相位差导致的轴颈高度差，可以利用图3所示的测量装置中的V形测量架完成光斑点的坐标值，以针对不同相位的轴颈的轴心位置测量。
[0049]本实用新型的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置的标定方法，是在测量装置中测量架的水平面和非水平面相垂直的前题下，即图smexzeszgo。，包括如下步骤:
[0050]1)将测量装置中测量架的水平面和垂直面的交点作为坐标系原点0，测量架的水平面作为坐标系X轴，测量架的垂直面作为坐标系Y轴；
[0051]2)选择一个与待测轴类零件轴颈直径相同，数值已知的针规固定在测量位置处，即固定于适合本实用新型的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置可以实施测量的位置处。同时，本实用新型的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置也要固定好，即本实用新型的测量装置与针规相对位置保持不变；
[0052]3)用其他测量位置的仪器测出针规圆心在图2所示的测量架坐标系中的坐标值K(xk，yk)；
[0053]4)调整水平面上的第一激光位移传感器，使所述第一激光位移传感器出射激光线与测量架的水平面相垂直；
[0054]5)水平移动步骤4)中所述的第一激光位移传感器，当所述的第一激光位移传感器测量值最小时，即竖直激光射线正好过针规的轴心，固定第一激光位移传感器，此时测量激光射线出射点与坐标系原点0的距离Lx即是预标定值(具体数值未知)，并获得测量值U，SP针规外表面与坐标系X轴的距离；
[0055]6)调整垂直面上的第二激光位移传感器，使所述第二激光位移传感器出射激光线与测量架的垂直面相垂直，即，调整QiSgo。满足假设条件；
[0056]7)水平移动步骤6)中所述的第二激光位移传感器，当所述的第二激光位移传感器测量值最小时，即水平激光射线正好过针规的轴心，固定激光位移传感器，此时测量激光射线出射点与坐标系原点0的距离Ly即是预标定值(具体数值未知)，并获得测量值L2，即针规外表面与坐标系Y轴的距离；
[0057]8)将测量值“和!^代入下式，即解出Lx、Ly，
[0058](Xk-Lx) 2+ (yk_Li)2 = d2/4
[0059](2)
[0060](xk~L2) 2+ (yk-Ly)2 = d2/4
[0061]至此测量架全部参数已知，完成标定。
[0062]可进一步通过如下方式对该标定结果进行验证:将一个其它直径(折算成半径的变化量应小于传感器测量范围)的高精度圆柱体放置在标定过程中选择的圆心位置处，测取L^Ls，与标定过程中测得的1^丄2对应相减，两组差值在测量精度范围内应该相同，且等于两个圆柱体的半径差。至此验证了测量方法的有效性与正确性。
[0063]本实用新型的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置的测量过程中，将已知直径d的轴类零件轴颈4悬空安装在测量架1上方。开始测量后，测量架1上的两个激光位移传感器发射出的激光线在轴类零件的轴颈4上打出两个光斑点，本实用新型的测量装置读取出位移传感器的长度示值L^Ls，结合之前标定出的虚拟坐标系中的参数Lx、Ly，代入公式
(2)计算出轴颈相对于测量架1的圆心坐标值K(Xk，yk)，该圆心坐标值即轴颈的轴心位置。
【主权项】
1.一种基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置，包括有用于设置在已固定好的轴类零件的轴颈(4)侧边用于对轴类零件的轴颈(4)进行测量的测量架(1)，其特征在于，所述的测量架(1)是由具有水平平面的横向支架(11)和具有非水平平面的竖向支架(12) —体连接构成，所述横向支架(11)的水平平面与所述竖向支架(12)的非水平平面形成有大于0度小于180度的夹角，所述横向支架(11)的水平平面上设置有第一激光位移传感器(2)，所述竖向支架(12)的非水平平面上设置有第二激光位移传感器(3)。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置，其特征在于，所述第一激光位移传感器(2)的激光射线和第二激光位移传感器(3)的激光射线相交于一点。3.根据权利要求1或2所述的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置，其特征在于，所述第一激光位移传感器(2)的激光射线和第二激光位移传感器(3)的激光射线相交形成的平面与轴类零件的轴颈(4)的轴向中心线相垂直。4.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置，其特征在于，所述第一激光位移传感器(2)的激光射线和第二激光位移传感器(3)的激光射线的相交点距被测轴类零件的轴颈(4)的轴心0 — 1mm处。
【专利摘要】一种基于激光位移传感器的轴颈轴心测量装置，包括有用于设置在已固定好的轴类零件的轴颈侧边用于对轴类零件的轴颈进行测量的测量架，所述的测量架是由具有水平平面的横向支架和具有非水平平面的竖向支架一体连接构成，所述横向支架的水平平面与所述竖向支架的非水平平面形成有大于0度小于180度的夹角，所述横向支架的水平平面上设置有第一激光位移传感器，所述竖向支架的非水平平面上设置有第二激光位移传感器。本实用新型测量范围大、通用性强、测量精度高。能够克服影像、接触式测头、气动测量等方法存在的问题，方便工业在线、在机测量使用。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN205138446
【申请号】CN201520972092
【发明人】王仲, 王磊, 付鲁华, 刘尧夫, 吴振刚, 李兴强, 吴翔宇
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月27日