不规则孔周长测量及周长和直径的检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种不规则孔周长测量及周长和直径的检测装置，特别是涉及一种对有形变孔的检测方法或者是不易检测的孔如：小花键孔的周长和直径的检测方法，属于精密测量领域。

背景技术：

目前的汽车离合器齿圈均是薄壁件，在装配前还进行热处理，孔径变成不规则，而离合器齿圈是采用热压的方法装配，保证离合器齿圈内孔与轴无间隙装配，离合器齿圈齿轮参数的正确，所以离合器齿圈真实孔径的测量方法是未解之题。不规则孔的直径在圆周每一个位置都是不同的，对于像离合器齿圈热处理后变形，热压后即保证齿轮参数正确，又保证一定压量，现在就没有好的直径测量手段。而小模数齿轮内孔现在不论奇数还是偶数都是用通止规来进行测量，通止规测量是一种传统的定性测量，它只是判断产品是否合格，而不能给出产品具体偏差值，不能对生产进行时时监控，保证产品质量理想化生产，对现今产品质量要求也越来越高，现今机械制造水平发展已趋近智能化，只要给出产品生产过程具体偏差值，机械设备都能进行自动补偿。这是通止规测量无法实现的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种不规则孔周长测量及周长和直径的检测装置，能够快速测量因变形造成的不规则孔，并根据实际具体环境情况如烟尘、油水、光线等干扰的情况确定采用接触测量，可通过采用测头进行接触测量或采用激光位移传感器进行非接触测量来实现准确的测量，提供智能化、无人化测量平台，并与机械手结合来实现无人化生产，对离合器齿圈进行测量时能够根据实际要求在几秒钟到几十秒内测出精度在0.01到0.001mm直径；而对小模数齿轮内孔能够在几十秒内测出精度在0.01到0.001mm直径。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种不规则孔周长和直径的检测装置，由床身、旋转工作台、滑台气缸、位移传感器、圆光栅、测头支架、测头、位移量调节架、伺服系统、工件夹具组成；其特征在于：床身与地面间采用隔振地基与地面连接，床身中心固定连接有旋转轴系，旋转轴系的下端连接伺服系统，旋转轴系的上端与旋转工作台固定连接，圆光栅套装在旋转轴系上位于床身和旋转工作台之间，滑台气缸与旋转工作台固定连接，工件夹具固定在床身上，待测量工件放置在工件夹具上 ，测头支架固定滑台气缸上，测头位于测头支架的前端，位移量调节架固定连接在测头支架上，位移传感器4固定在旋转工作台，位移量调节架位于位移传感器一侧用于调整位移传感器的位移量，位移量调节架为L型，长边固定在测头支架，短边顶在位移传感器的触头上，位移量调节架与滑台气缸的运动方向同步。

所述的旋转工作台上直接固定连接激光位移传感器进行非接触测量。

本实用新型的积极效果是能够在几十秒内测出精度在0.001mm直径；其测量精度高，现在好多的生产厂家均是采用三班24小时生产的，工人劳动强度大，传统检具无法准确测量，更是没有将工件分组的能力，而本发明实现了无人化生产每一条生产线可以节省4到6名工人，提供智能化测量、与工控机和机械手相结合可将测量工件数值保存、分组，保证最佳装配效果，是实现工业2025和工业4.0的手段；采用极坐标测量端（测头或激光位移传感器）旋转与被测量端（工件）旋转误差分析优缺点对比

1、测量端（测头或激光位移传感器）旋转，角度变化是相同的，相对应半径和求相邻两半径均值是方便可验证的，被测量端（工件）旋转装换到“测量端（测头或激光位移传感器）” 相邻角度是变化的相对应半径和求相邻两半径均值是不方便可验证的。如图4中O点是测量端（测头或激光位移传感器）旋转中心。O1点是被测量端（工件）旋转中心。

2、我们测量的产品孔径是200mm到600mm之间，被测量端（工件）质量大，工件质心和旋转中心不同产生离心力，造成测量误差。

3、被测量端（工件）直径大，如果工件旋转，旋转工作台直径必须大，造价高。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的局部放大图。

图4为本实用新型的检测工件标准离合器齿圈的结构示意图。

图5为本实用新型的检测小模数齿轮工件的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述:如图1-3所示，一种不规则孔周长和直径的检测装置，由床身1、旋转工作台2、滑台气缸3、位移传感器4、圆光栅5、测头支架6、测头7、位移量调节架8、伺服系统9、工件夹具10组成；其特征在于：床身1与地面间采用隔振地基与地面连接，床身1中心固定连接有旋转轴系，旋转轴系的下端连接伺服系统9，旋转轴系的上端与旋转工作台2固定连接，圆光栅5套装在旋转轴系上位于床身1和旋转工作台2之间，滑台气缸3与旋转工作台2固定连接，工件夹具11固定在床身1上，待测量工件放置在工件夹具11上 ，测头支架6固定滑台气缸3上，测头7位于测头支架6的前端，位移量调节架8固定连接在测头支架6上，位移传感器4固定在旋转工作台2，位移量调节架8位于位移传感器4一侧用于调整位移传感器4的位移量，位移量调节架8为L型，长边固定在测头支架6，短边顶在位移传感器4的触头上，位移量调节架8与滑台气缸3的运动方向同步。

所述的旋转工作台2上直接固定连接激光位移传感器7进行非接触测量。

如图4所示，根据环境与离合器齿圈选择接触测量；

1）首先采用标准件对测量系统参数进行标定，调整工件夹具10和机械手，将离合器齿圈标准件11放到测量工位上，测头支架6被推到测量位置，测头支架6上的测头与检测孔壁相接触，调整位移量调节架8使位移量调节架8上的短边与位移传感器4接触后使其处于有效量程内，旋转工作台2转动由圆光栅5采集角度量，通过位移传感器4同步采集该角度的径向量，或者可直接用机械手夹持工件11并用激光位移传感器7进行测量；

2）系统发指令，旋转工作台2转动，由圆光栅5、位移传感器4或激光位移传感器7同步采集测量数据；并由位移传感器4或激光位移传感器7同步获取角度量和半径量后，根据曲线在分割无限小就是直线的原理，按标准圆周长公式为L=2πR，对于不规则圆在不同的角度半径是不同的，将圆角度360分割成n份即2π/n,周长公式为L={(R₁+R₂)/2}×2π/n+{(R₂+R₃)/2}×2π/n+……{(R_n+R₁)/2}×2π/n={[(R₁+R₂) +(R₂+R₃) +……(R_n+R₁)]/2}×2π/n= {[2R₁+2R₂+2R₃+……2R_n] /2}×2π/n= [R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n,当圆角度分割越小圆周长越准确。已知周长后求直径公式为D = {[R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n}/π=2×[R₁+R₂+R₃+……R_n]/n；公式中的R₁、 R₂..... Rn代表的含义是将圆周360度分成n份角度，R₁代表的含义是在360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R₂代表的含义是在2×360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R_n代表的含义是在360（n×360/n）度圆弧角度位置到旋转中心的半径；

3）将测量数据按以上公式进行计算后传递到数据采集及通信系统8，数据采集及通信系统8进行处理后获得孔周长和直径尺寸在数据处理及显示系统10上显示作为检测标准数值；对一齿圈内孔测量角度每1°采集一半径，按下表进行采集，

直径是D=（R0+……+R359）×2/360=（126.017+……+126.0737）×2/360

4）测量后滑台气缸3将测头支架6、位移传感器4或激光位移传感器7置于初始点，将标准件取下，开始对工件进行测量；

5）机械手将输送链上的离合器齿圈工件11拿取后放入工件夹具10上，工件夹具10将离合器齿圈工件11夹紧；滑台气缸3带动测头支架6上的测头与离合器齿圈工件11测量孔面相接触，同时调整位移量调节架8使位移量调节架8上的短边与位移传感器4接触后使其处于有效量程内，这时伺服系统9和旋转工作台2开始转动，固定在旋转工作台2上的位移传感器4和滑台气缸3带动的测头支架6上的测头在转动过程中因离合器齿圈工件11半径的变化，位移传感器4将其数据获取后进行运算，并将运算结果与检测标准数值比对后按测量值进行离合器齿圈工件11分类；并根据侧量离合器齿圈工件11的数值进行下一步的加工。

如图5所示，根据环境与小模数齿轮选择非接触测量；对于花键内孔测量采集一半径，

1）首先采用标准件对测量系统参数进行标定，调整工件夹具10和机械手，将小模数齿轮标准件放到测量工位上，直接用机械手夹持小模数齿轮并用固定在旋转平台2上的激光位移传感器7进行测量；

2）系统发指令，旋转工作台2转动，由激光位移传感器7同步获取角度量和半径量后，根据曲线在分割无限小就是直线的原理，按标准圆周长公式为L=2πR，对于不规则圆在不同的角度半径是不同的，将圆角度360分割成n份即2π/n,周长公式为L={(R₁+R₂)/2}×2π/n+{(R₂+R₃)/2}×2π/n+……{(R_n+R₁)/2}×2π/n={[(R₁+R₂) +(R₂+R₃) +……(R_n+R₁)]/2}×2π/n= {[2R₁+2R₂+2R₃+……2R_n] /2}×2π/n= [R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n,当圆角度分割越小圆周长越准确。已知周长后求直径公式为D = {[R₁+R₂+R₃+……R_n] ×2π/n}/π=2×[R₁+R₂+R₃+……R_n]/n；公式中的R₁、 R₂..... Rn代表的含义是将圆周360度分成n份角度，R₁代表的含义是在360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R₂代表的含义是在2×360/n度圆弧角度位置到旋转中心的半径，R_n代表的含义是在360（n×360/n）度圆弧角度位置到旋转中心的半径；

3）将测量数据按以上公式进行计算后传递到数据采集及通信系统8，数据采集及通信系统8进行处理后获得孔周长和直径尺寸在数据处理及显示系统10上显示作为检测标准数值；

4）测量后激光位移传感器7置于初始点，将小模数齿轮标准件取下，开始对工件11进行测量；

5）机械手将输送链上的小模数齿轮工件11拿取后，由激光位移传感器7进行角度量和半径量的数据获取后进行运算，并将运算结果与检测标准数值比对后按测量值进行小模数齿轮工件11分类；并根据侧量小模数齿轮工件11的数值进行下一步的加工。