1.本发明涉及机械加工检测领域，尤其是剁印加工后劲径检测方法。
背景技术：
2.轴类零件加工工艺中剁印加工是其重要加工工艺之一，既通过液压机械将 待加工的轴类零件放入磨具中进行物理挤压，形成一定长度、深度、高度的“压 痕”，在实际加工中“压痕”情况会受到液压机械的压力、挤压时间，磨具的 精度、磨损，加工零件在磨具中的定位等因素影响，因此为了保证产品质量对 剁印加工后的零件检测变得尤为重要。
3.剁印加工环节会在轴表面加工形成多处对称压痕，如图1和图2，每对压痕 最高点会构建一个劲径，检测中如何快速、准确、稳定的识别每个压痕的最高 点，并且匹配每对压痕，测量每对压痕最高点的劲径，是一个技术难点。
技术实现要素：
4.本发明目的是提供一种通过接触式位移传感器固定在气缸上，将剁印后的 零件垂直放在接触式位移传感器的测量范围内，使剁印后的零件同心旋转，检 测时接触式位移传感器与零件表面相接触，通过接触式位移传感器将零件表面 的高低变化由物理量转换为数字量，再通过模数和数模转换，输入进可编程控 制器中，在可编程控制器内通过逻辑运算后实现对剁印零件的劲径检测的轴类 零件剁印加工后劲径检测方法。
5.其中，轴类零件剁印加工后劲径检测方法的步骤如下：
6.步骤(1)选择接触式位移传感器的检测测头：接触式位移传感器在劲径检 测中，检测测头的材质硬度需大于零件的硬度，接触式位移传感器的检测测头 与零件面接触，接触式位移传感器的检测测头的宽度需大于零件的剁印宽度， 并且还需要匹配零件的高低点的段差值以及零件半径值，其公式为：
[0007][0008]
其中,x为接触式位移传感器的检测测头的宽度，单位毫米，d为零件半径， 单位毫米，d为工件的高低点段差，k为补偿系数。
[0009]
步骤(2)安装接触式位移传感器：接触式位移传感器固定安装，与剁印零 件接触后无静态误差，接触式位移传感器的检测测头与零件的中心保持水平， 可通过增加接触式位移传感器的检测测头的宽度来补偿中心水平上的误差，同 时应符合匹配零件的高低点的段差值以及零件半径值，其公式为：
[0010][0011]
其中,x为接触式位移传感器的检测测头的宽度，单位毫米，d为零件半径， 单位毫米，d为工件的高低点段差，k为补偿系数。
[0012]
零件与接触式位移传感器弹簧伸缩方向保持水平且垂直关系。
[0013]
步骤(3)旋转待测零件：在旋转机构中同心旋转待测零件，旋转机构的旋 转速度需要与接触式位移传感器的检测时间相关参数匹配，其公式为：
[0014][0015]
其中s为旋转速度，单位度/秒，x为接触式位移传感器的检测测头的宽度， 单位毫米，m为分割系数，d为零件半径，单位毫米，t为传感器检测响应时间， 单位秒，k为补偿系数。
[0016]
步骤(4)生成剁印劲径高点实时采样记录曲线：零件剁印加工后上有4个 剁印，检测时需要检测出每个剁印的高点数值，4个剁印高点与4个剁印相匹配， 将接触式位移传感器的检测数值通过模拟量数据由可编程控制器实时采集，当零 件旋转一周后，得到数据曲线为剁印劲径高点实时采样记录曲线。
[0017]
步骤(5)剁印劲径检测区间设定：通过可编程控制器实时采样数据，得到 四个剁印零件的最高点，检测中通过设定一个峰值区间，一个谷值区间，将四 个剁印零件的最高点按照顺序，依次提取。
[0018]
步骤(6)检测取样：峰值区间、估值区间、空集区间，对于两个区间的取 值存在自由度，两个区间不可有交集，且保证空集区间，由于起始的检测位置 未知，可在谷值区间，可在空集区间，可在峰值区间，可编程控制器实时读取 接触式位移传感器实时检测数据，取未剁印、圆度良好、表面光滑的样轴进行 零点校正后，将接触式位移传感器的检测测头与零件接触，零件同心旋转，可 编程控制器开始实时采样。
[0019]
步骤(7)补偿接触式位移传感器的检测测头与零件接触后的静态误差：可 通过设定稳定延时时间或函数补偿两种方式。
[0020]
步骤(8)补偿位移接触式传感器检测方向与零件轴向方向水平垂直上存在 旋转误差：采用一个光滑的圆柱体样轴，按照图3中的接触式位移传感器劲径 检测方式进行检测，可编程控制器实时采样的数据曲线如图7，利用分段该函数、 最小二乘法拟定一个f(x)函数，将函数值补偿到可编程控制器的实时采样数据 中，作为实时动态误差补偿系数。
[0021]
优选地，在步骤(6)检测取样，当x值在谷值区间变化到空集区间，由空 集区间变化到峰值区间；由峰值区间变化到空集区间，再由空集区间变化到谷 值区间时开始进入检测采样流程。当x值在谷值区间变化到峰值区间时，开始 取样取一个最大值记做a，当x值由峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。当 x值在谷值区间变化到到峰值区间时，开始取样取一个最大值记做b，当x值由 峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。当x值在谷值区间变化到峰值区间时， 开始取样取一个最大值记做c，当x值由峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。 当x值在谷值区间变化到峰值区间时，开始取样取一个最大值记做d，当x值由 峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。当完成a、b、c、d取样后，零件剁印 劲径w既为w1＝a+c；w2＝b+d。
[0022]
优选地，在步骤(7)可通过设定稳定延时时间补偿接触式位移传感器的检 测测头与零件接触后的静态误差，稳定延时时间，从采样数据上看，误差的变 化率从大逐渐变小，可设定稳定延时时间，再进行旋转测量。
[0023]
优选地，在步骤(7)可通过函数补偿补偿接触式位移传感器的检测测头与 零件接触后的静态误差，利用分段该函数、最小二乘法拟定一个f(x)函数，将函 数值补偿到可编
程控制器的实时采样数据中去作为实时静态误差补偿系数。
[0024]
本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0025]
(1)本发明对于剁印加工环节会在轴表面加工形成多处对称压痕，每对压 痕最高点构建的一个劲径，可快速、准确、稳定的识别每个压痕的最高点，并 且匹配每对压痕，测量每对压痕最高点的劲径。
[0026]
(2)通过对剁印加工后零件的精准稳定检测，保证产品质量。
附图说明
[0027]
图1为本发明的剁印加工特点主视图；
[0028]
图2是本发明的剁印加工特点俯视图；
[0029]
图3是本发明的接触式位移传感器劲径检测方式；
[0030]
图4为本发明步骤(4)中形成的剁印劲径高点实时采样记录曲线；
[0031]
图5为本发明步骤(5)中剁印劲径检测区间设定；
[0032]
图6为本发明的接触式位移传感器的检测测头与零件接触后的静态误差；
[0033][0034]
图7为本发明的接触式位移传感器检测方向与零件轴向方向水平垂直上存 在旋转误差。
具体实施方式
[0035]
在图1至图7所示的本发明的示意简图中，其中，轴类零件剁印加工后劲 径检测方法的步骤如下：
[0036]
步骤(1)选择接触式位移传感器的检测测头：接触式位移传感器在劲径检 测中，检测测头的材质硬度需大于零件的硬度，接触式位移传感器的检测测头 与零件面接触，接触式位移传感器的检测测头的宽度需大于零件的剁印宽度， 并且还需要匹配零件的高低点的段差值以及零件半径值，其公式为：
[0037][0038]
其中,x为接触式位移传感器的检测测头的宽度，单位毫米，d为零件半径， 单位毫米，d为工件的高低点段差，k为补偿系数。
[0039]
步骤(2)安装接触式位移传感器：接触式位移传感器固定安装，与剁印零 件接触后无静态误差，接触式位移传感器的检测测头与零件的中心保持水平， 可通过增加接触式位移传感器的检测测头的宽度来补偿中心水平上的误差，同 时应符合匹配零件的高低点的段差值以及零件半径值，其公式为：
[0040][0041]
其中,x为接触式位移传感器的检测测头的宽度，单位毫米，d为零件半径， 单位毫米，d为工件的高低点段差，k为补偿系数。
[0042]
零件与接触式位移传感器弹簧伸缩方向保持水平且垂直关系。
[0043]
步骤(3)旋转待测零件：在旋转机构中同心旋转待测零件，旋转机构的旋 转速度
需要与接触式位移传感器的检测时间相关参数匹配，其公式为：
[0044][0045]
其中s为旋转速度，单位度/秒，x为接触式位移传感器的检测测头的宽度， 单位毫米，m为分割系数，d为零件半径，单位毫米，t为传感器检测响应时间， 单位秒，k为补偿系数。
[0046]
步骤(4)生成剁印劲径高点实时采样记录曲线：如图1所示，零件剁印加 工后上有4个剁印，顺时针可标记，为1、2、3、4，检测时需要检测出每个剁 印的高点数值，并且还需要将4个剁印高点与标记1、2、3、4相匹配。
[0047]
将接触式位移传感器的检测数值通过模拟量数据由可编程控制器实时采集，当零 件旋转一周后，可以得到数据曲线为图4剁印劲径高点实时采样记录曲线。
[0048]
步骤(5)剁印劲径检测区间设定：通过可编程控制器实时采样数据，得到 a、b、c、d点四处峰值点即为剁印零件的最高点，检测中通过设定一个峰值区 间，一个谷值区间，将a、b、c、d四个点按照顺序，依次提取，见图5。
[0049]
在步骤(6)检测取样，当x值在谷值区间变化到空集区间，由空集区间变 化到峰值区间；由峰值区间变化到空集区间，再由空集区间变化到谷值区间时 开始进入检测采样流程。当x值在谷值区间变化到峰值区间时，开始取样取一 个最大值记做a，当x值由峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。当x值在谷 值区间变化到到峰值区间时，开始取样取一个最大值记做b，当x值由峰值区间 变化到谷值区间时，停止取样。当x值在谷值区间变化到峰值区间时，开始取 样取一个最大值记做c，当x值由峰值区间变化到谷值区间时，停止取样。当x 值在谷值区间变化到峰值区间时，开始取样取一个最大值记做d，当x值由峰值 区间变化到谷值区间时，停止取样。当完成a、b、c、d取样后，零件剁印劲径 w既为w1＝a+c；w2＝b+d。
[0050]
步骤(7)补偿接触式位移传感器的检测测头与零件接触后的静态误差：可 通过设定稳定延时时间或函数补偿两种方式。通过设定稳定延时时间补偿接触 式位移传感器的检测测头与零件接触后的静态误差，稳定延时时间，从采样数 据上看，误差的变化率从大逐渐变小，可设定稳定延时时间，再进行旋转测量。 通过函数补偿补偿接触式位移传感器的检测测头与零件接触后的静态误差，利 用分段该函数、最小二乘法拟定一个f(x)函数，将函数值补偿到可编程控制器的 实时采样数据中去作为实时静态误差补偿系数。
[0051]
步骤(8)补偿位移接触式传感器检测方向与零件轴向方向水平垂直上存在 旋转误差：采用一个光滑的圆柱体样轴，按照图3中的接触式位移传感器劲径 检测方式进行检测，可编程控制器实时采样的数据曲线如图7，利用分段该函数、 最小二乘法拟定一个f(x)函数，将函数值补偿到可编程控制器的实时采样数据 中，作为实时动态误差补偿系数，如图7所示。
[0052]
在图3所示的本发明的示意简图中，对于劲径检测，将接触式位移传感器 固定在气缸上，将剁印后的零件垂直放在接触式位移传感器的测量范围内，使 剁印后的零件同心旋转，检测时接触式位移传感器与零件表面相接触，通过接 触式位移传感器将零件表面的高低变化由物理量转换为数字量，再通过模数和 数模转换，输入进可编程控制器中，在可编程控制器内通过逻辑运算后实现对 剁印零件的劲径检测。
[0053]
在图6所示的本发明的示意简图中，气缸动作将接触式位移传感器的检测 测头与
零件接触后，通过可编程控制器实时采样数据中可以看出，受气缸动作 或传感器弹簧伸缩等影响，检测中存在的静态误差，误差随时间的变化逐渐增 大。可通过步骤(7)和步骤(8)，进行误差校正补偿。