一种非接触式小型回转体测径仪的制作方法

本实用新型涉及高精度的非接触式工件测量领域，特别是一种快速测量小型回转体圆度的非接触式测径仪。

背景技术：

非接触式测量是指不接触被测物体的前提下进行精准测量。其测量精度可以达到μm等级。在工业制造领域，涉及很多小型回转体工件的非接触直径测量，例如高压线的压接管等。

目前，非接触测量一般使用对射式激光扫描法和激光位移传感器法，采用对射式激光扫描法测量，由于压线管的直径小，要求的精度高，因此，此测量方法往往误差较大。

激光位移传感器法是相对的两个传感器分别测量工件表面的距离，当传感器的轴线与工件的直径线不重合时，会产生很大测量误差，并且由于小直径回转体，尤其是管状回转体，采用自动化加件容易导致管件结构变形，损伤表面，同时对于小直径工件的测量往往需要设备更高的灵活度和精准度。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中的各种问题，提供一种非接触式小型回转体测径仪，实现高精度的小直径回转体工件的非接触式测量。

本实用新型的具体方案是：设计一种非接触式小型回转体测径仪，包括底座，安装于底座的上平面上的、相互垂直设置的夹紧机构和测量机构，所述夹紧机构包括夹具以及驱动夹具夹紧被测工件的丝杠机构；在所述测量机构上安装有固定弧，在固定弧的一侧设置有与固定弧同心的弧形测量条，与弧形测量条配合传动的设置有传动轮，所述传动轮安装于固定弧上，通过传动轮带动弧形测量条在固定弧的圆周方向上滑动；

在所述弧形测量条的两端安装有两个激光位移传感器，所述两个激光位移传感器之间的连线为A，工作状态下的所述夹具的纵向轴线与A以及A所在的弧形测量弧端面垂直相交

工作状态下的所述夹具的纵向轴线与A的中心以及A所在的弧形测量弧端面垂直相交。

所述测量机构还包括竖直滑道，在所述竖直滑道上安装的有滑动件，于滑动件的上表面设置固定弧，使得测量机构在被测工件的纵向中心线方向具有滑动的自由度，使得被测工件穿过弧形测量条，且位于两个激光位移传感器之间的中点上，可以方便测量被测工件不同位置的圆度。

所述夹具包括对称设置的左夹紧件和右夹紧件；所述丝杠机构包括水平滑道，与水平滑道平行设置的丝杠；所述左夹紧件和右夹紧件穿过丝杠并与丝杠螺纹连接，

且所述左夹紧件和右夹紧件下端分别通过滑槽设置于水平滑道上，所述丝杠的另一端端口处设置有丝杠驱动设备，通过驱动设备驱动丝杠旋转带动左夹紧件和右夹紧件在水平滑道上滑动。所述丝杠在左夹紧件和右夹紧件的滑动区域内的螺纹方向相反。

所述驱动设备为手摇轮，所述手摇轮的接口与丝杠的一端端头连接。采用此种夹紧机构，使得小型回转体的夹紧方式更为灵活控制，夹紧力度可控，防止小型回转体在夹紧过程中变形，尤其对于小型管件结构。

所述左夹紧件与右夹紧件的夹持面均为V形夹持面。采用V形夹持面，使得小型回转体在夹持过程中进行四点定位，不易跑偏，定位准确。

所述弧形测量条为弧形齿条，所述传动轮为与弧形齿条相配合的齿轮。

所述弧形测量条为弧形摩擦条，所述传动轮为与弧形摩擦条配合使用的摩擦轮。

所述固定弧的圆周上向外延伸有凸台，在凸台的上表面上开设有燕尾槽，所述弧形测量条的下表面上设置与燕尾槽相吻合的滑块。

设计到的一种非接触回转体测量方法，包括如下步骤：

（1）安装：将被测工件放置于夹具中间，摇动手轮，将被测工件夹紧，滑动测量机构，使被测工件位于弧形测量条内。并保证被测工件的纵向中心线与弧形测量条上的激光位移传感器连线相交。

（2）测距:被测工件两侧的激光位移传感器与被测量工件间的距离G1、G2，测距两侧激光位移传感器间的距离为D0，测得被测量工件的直径为D1

D1=(D0-G1-G2)。

旋转弧形测量条，测得被测工件两侧的激光位移传感器与被测量工件间的距离G11、G12

测得被测量工件的直径为D2

D2=(D0-G11-G12)

测量被测工件的直径误差为D1- D2

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型可以测量很长的工件，左夹紧件与右加紧件夹住被测工件的圆柱部分，使得测量条固定在工件上，不同于传统传感器的设计，采用弧形测量测量条，通过旋转弧形测量条达到侧量不同位置被测工件的直径的目的，测量过程中被测工件固定，避免了因被测工件移动导致的测量误差，测量精度高。

2、左加紧件与右加紧件采用V形夹持面，使得夹件具有自定心功能，夹件加紧位置的中心线、被测工件被测位置轴线重合并与测量条的端面垂直，测量更为准确。

3、测量条可以摆动180度以上，以测量工件径向任意角度的直径。

4、该测量系统解决了小直径回转体工件外径的非接触测量问题，被测工件固定，弧形测量条的滑动路径固定，消除了因被测工件的纵向中心线与测量传感器连线不相交而导致的测量误差，提高输出精度。

5、V形夹持面实现对工件的固定，工件固定效果好，其装配尺寸保证测量的是工件的直径，测量准确并且本实用新型可以测量被测工件的圆度，锥度，多边形截面形状误差，直线度等多种数据的测量，应用范围广。

6、与控制系统的连接，通过控制系统的内置程序可以实现测量方式的自动化，测量过程中，工件置于弧形测量条内，就可以直观的在显示屏上看到测量结果，节约人工。

附图说明

图1是本实用新型中测径仪总体结构的立体图；

图2是本实用新型中测径仪总体结构的的主视图；

图3是本实用新型中测径仪总体结构的的左视图；

图4是本实用新型中测量过程中原理示意图；

图5是本实用新型另一状态测量过程中原理示意图；

图4、图5略去夹紧机构。

图中各部件名称：1.底座；2.夹紧机构；3.测量机构；4.被测工件；20.水平滑道；21.丝杠；22.右夹紧件；23.左夹紧件；24. 手摇轮；25.滑槽；30.固定弧；31.弧形齿条；32. 传动齿轮；33.凸台；34.激光位移传感器；35.竖直滑道；36.滑动件，37.支撑板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-5所示，一种非接触式小型回转体测径仪，包括底座1，安装于底座的上平面上的、相互垂直设置的夹紧机构2和测量机构3，所述夹紧机构2包括夹具以及驱动夹具夹紧被测工件的丝杠机构；在所述测量机构3上安装有固定弧30，在固定弧30的一侧设置有与固定弧30同心的弧形齿条31，与弧形齿条31配合传动的设置有传动齿轮32，所述传动齿轮32安装于固定弧30上，在固定弧30相对于传动齿轮32的一侧设置有转动电机，转动电机的输出轴与传动齿轮32连接，从而带动传动齿轮32的旋转，再通过传动齿轮32带动弧形齿条31在固定弧30的圆周方向上滑动；

其中，所述传动齿轮32通过设置在固定弧30相对面的驱动电机带动旋转（驱动电机图中未显示），底座为T形结构，夹紧机构与测量机构固定底座的上平面上。

所述固定弧的圆周上向外延伸有凸台33，在凸台33的上表面上开设有燕尾槽，所述弧形齿条的下表面上设置有与燕尾槽相吻合的滑块。从而使得测量齿条可沿固定弧的圆周方向上滑动。

在所述弧形齿条31的两端安装有两个激光位移传感器34，所述两个激光位移传感器34之间的连线为A，所述夹紧机构2所夹持的被测工件4穿过弧形测量齿条32，且被测工件被测部分的纵向轴线与A以及A所在的弧形测量弧端面垂直相交。

所述测量机构3还包括固定在底座上的竖直滑道35，在所述竖直滑道35上安装的有滑动件36，于滑动件36的上表面设置固定弧30，使得测量机构3在被测工件4的纵向中心线方向具有滑动的自由度，可以方便测量被测工件4不同位置的圆度。

当将被测工件夹紧后，弧形齿条31滑动，所述夹具的纵向轴线与A中点垂直相交，测量机构整体不移动，测量被测工件同一横截面位置不同直径之间的大小，可测量被测工件测量位置的圆度。

其中，滑动件36上部设置有支撑板37，所述固定弧30相切焊接在支撑板37上。

所述夹具包括对称设置的左夹紧件23和右夹紧件22；所述丝杠机构包括水平滑道20，与水平滑道20平行设置的丝杠21；所述左夹紧件23和右夹紧件22穿过丝杠21并与丝杠21螺纹连接，

且所述左夹紧件23和右夹紧件22下端分别通过滑槽25设置于水平滑道上，所述丝杠21的另一端端口处设置有丝杠驱动设备，通过驱动设备驱动丝杠21旋转带动左夹紧件23和右夹紧件22在水平滑道上滑动。其中，在所述左夹紧件23与右加紧件与丝杠21的接触处采用与丝杠外螺纹相吻合的内螺纹设置，并且两个夹紧件在丝杠上的滑动区域的外螺纹相反，在转动丝杆21时，左加紧件23与右加紧件22可以打开或者闭合。

所述驱动设备为手摇轮24，所述手摇轮24的接口与丝杠21的一端端头连接。采用此种夹紧机构，使得小型回转体的夹紧方式更为灵活控制，夹紧力度可控，防止小型回转体在夹紧过程中变形，尤其对于小型管件结构。

所述左夹紧件23与右夹紧件22的夹持面均为V形夹持面。采用V形夹持面，使得小型回转体在夹持过程中进行四点定位，不易跑偏，定位准确。

在具体测量中，除小型回转体圆度测量外，测径仪还可以进行以下数据的测：1、当将被测工件夹紧后，弧形齿条31不滑动，所述夹具的纵向轴线与A垂直相交，测量机构整体不移动，测量被测工件不同横截面位置与两个传感器之间差距的大小，可测量被测工件的直线度。

2、当将被测工件夹紧后，弧形齿条31不滑动，被所述夹具的纵向轴线与A中心垂直相交，测量机构沿竖直滑道纵向移动，测量被测工件不同横截面位置的直径，可测量被测工件的锥度。

3、另外，采用被测工件夹紧后，弧形齿条31滑动，被测工件被测部分的纵向轴线与A中点垂直相交，测量机构整体不移动，还可以测量被测工件多边形截面形状误差。

以测量被测工件的圆度为例，具体测量方法包括如下步骤：

（2）安装：将被测工件放置于夹具中间，摇动手轮，将被测工件夹紧，滑动测量机构，使被测工件位于弧形齿条内。并保证被测工件的纵向中心线与弧形齿条上的激光位移传感器连线相交。

（2）测距:被测工件两侧的激光位移传感器与被测量工件间的距离为G1、G2，测距两侧激光位移传感器间的距离为D0，测得被测量工件的直径为D1

D1=(D0-G1-G2)。

旋转弧形测量条，测得被测工件两侧的激光位移传感器与被测量工件间的距离G11、G12

测得被测量工件的直径为D2

D2=(D0-G11-G12)

测量被测工件的直径误差为D1- D2

实施例2：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：所述弧形齿条也可采用弧形摩擦条，所述传动齿轮为可采用与弧形摩擦条配合使用的摩擦轮。

测量结束后，激光位移传感器将测量数据传送到客户端，进行数据的后续处理。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。