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細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)及采用該機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法
【專利摘要】細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)及采用該機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法，屬于細桿的參數(shù)測量領(lǐng)域。它是為了解決現(xiàn)有細桿直線度和同軸度的測量方法中，對細桿孔徑大小有限制，且利用人工瞄準和記數(shù)的方式會產(chǎn)生誤差，且測量效率低的問題。細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，利用微摩擦導(dǎo)向車在待測細桿上改變反光靶標的位置，不需要人工瞄準，避免了人工誤差；同時利用反光靶標將光信號返回至激光跟蹤儀，因此克服了對細桿孔徑大小的限制。采用上述機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法，對激光跟蹤儀獲得的數(shù)據(jù)直接進行處理，獲得待測細桿的直線度和同軸度。本發(fā)明適用于細桿的參數(shù)測量領(lǐng)域。
【專利說明】細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)及采用該機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于細桿的參數(shù)測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]細長空心螺紋桿的直線度和同軸度測量是幾何量計量領(lǐng)域里最基本的計量項目之一，待測產(chǎn)品如圖1所示，在精密儀器制造與檢測、大尺寸測量、大型儀器的安裝與定位、軍工產(chǎn)品制造等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。直線度誤差是指實際直線對理想直線的變動量。按照與直線度公差帶相對應(yīng)的原則，直線度誤差分為給定平面內(nèi)、給定方向上和任意方向上的直線度誤差等三種形式。任意方向的直線度、同軸度誤差檢測方法主要有:量規(guī)檢驗法、杠桿法、指示器法和光軸法等。
[0003](I)量規(guī)檢驗法:量規(guī)檢驗法主要用于圓柱表面母線或軸線直線度的檢驗。在批量生產(chǎn)中，當圓柱體的長度較小，且形位公差為相關(guān)公差時，可以用綜合量規(guī)進行檢驗。
[0004](2)杠桿法:杠桿法是目前我國一些生產(chǎn)單位正在使用的方法，如圖2所示。測量時待測物體體現(xiàn)被測截面圓心縱向位置的變化，并通過杠桿反映給千分表進行讀數(shù)。這屬于近似測量，每次測量的都是某一軸向截面內(nèi)的直線度，要達到測量軸線、直線度的目的，要多次旋轉(zhuǎn)待測物體。而且，其測量精度不高，測量設(shè)備笨重。
[0005](3)指示器法:指示器法原理如圖3所示。待測物體被安裝在精密分度裝置的兩同軸頂尖之間，這兩個頂尖的公共軸線平行于平板底面，以公共軸線作為測量基準。根據(jù)被測部位的長度和精度要求，確定被測橫截面的數(shù)目和位置以及各橫截面輪廓上等分測點的數(shù)目和等分角。然后，轉(zhuǎn)動被測零件，用指示器在各橫截面輪廓上對各個等分測點逐一進行測量，同時記錄各測點的示值。用各橫截面輪廓中心的連線體現(xiàn)實際被測軸線。對于待測物體為空心細長桿時，不易裝卡，且外表面有螺紋，不適宜采用這種方法進行測量。
[0006](4)光軸法:光軸法測量原理如圖4所示。將測量儀器安放在被測物體外面的固定位置上，瞄準靶放置在被測孔中，用瞄準靶中心體現(xiàn)被測橫截面輪廓中心。測量時先把被測軸線的兩端點連線與儀器光軸調(diào)整到大致平行，然后沿被測軸線的長度方向(z坐標軸)等距地逐段移動瞄準靶，測取各測點被測截面輪廓中心)相對于測量基準在水平和鉛垂方向的偏離量(X坐標值和X坐標值)，同時記錄這些測點的直角坐標，再把它們進行數(shù)據(jù)處理，評定出直線度誤差值。
[0007]通過上述四種測試方法的比較，可以看出，光軸法測量精度高，具有較大的優(yōu)越性，以光束能量中心為直線基準，適用于尺寸較長零件的測量。但如果直接使用光電接收元件接收能量，對孔徑大小有一定限制，且人工瞄準和記數(shù)容易引進人為誤差，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有細桿直線度和同軸度的測量方法中，對細桿孔徑大小有限制，且利用人工瞄準和記數(shù)的方式會產(chǎn)生誤差，且測量效率低的問題，現(xiàn)提供細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)及采用該機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法。
[0009]細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，它包括:導(dǎo)向車運動控制裝置、微摩擦導(dǎo)向車、反光靶標和激光跟蹤儀；
[0010]所述導(dǎo)向車運動控制裝置用于控制微摩擦導(dǎo)向車的運動或停止；
[0011]所述微摩擦導(dǎo)向車用于帶動反光靶標沿待測量細桿的軸向滑動；
[0012]反光靶標固定在微摩擦導(dǎo)向車上；和激光跟蹤儀激光發(fā)射端發(fā)射出的激光與細桿軸向呈夾角的方向入射到反光靶標上，反光靶標將該激光反射至激光跟蹤儀的激光接收端中。
[0013]上述微摩擦導(dǎo)向車為圓柱形，該圓柱形微摩擦導(dǎo)向車的外表面嵌入有多個滾珠，微摩擦導(dǎo)向車一端的端面中心開有凹槽，反光祀標嵌固在該凹槽內(nèi)。上述微摩擦導(dǎo)向車的一側(cè)開有滑動槽，該滑動槽內(nèi)設(shè)有滾珠，微摩擦導(dǎo)向車的另一側(cè)設(shè)有剖面為梯形的凸起，反光革El標固定在該凸起上。
[0014]上述細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，它還包括:數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號輸入端連接激光跟蹤儀的信號輸出端；
[0015]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中嵌入有軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元:
[0016]對激光跟蹤儀輸入的信號進行誤差坐標數(shù)據(jù)剔除，并獲得m個精確坐標數(shù)據(jù)的單元，其中m為大于3的正整數(shù)；
[0017]利用m個精確坐標數(shù)據(jù)獲得待測量細桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個參數(shù)a、b、c和d的單元，所述直線射影式方程為:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，其特征在于，它包括:導(dǎo)向車運動控制裝置(I)、微摩擦導(dǎo)向車(2 )、反光靶標(3 )和激光跟蹤儀(4 ); 所述導(dǎo)向車運動控制裝置(I)用于控制微摩擦導(dǎo)向車(2)的運動或停止； 所述微摩擦導(dǎo)向車(2)用于帶動反光靶標(3)沿待測量細桿的軸向滑動； 反光靶標(3)固定在微摩擦導(dǎo)向車(2)上；和激光跟蹤儀(4)激光發(fā)射端發(fā)射出的激光與細桿軸向呈夾角的方向入射到反光靶標(3)上，反光靶標(3)將該激光反射至激光跟蹤儀(4)的激光接收端中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，其特征在于，所述微摩擦導(dǎo)向車(2)為圓柱形，該圓柱形微摩擦導(dǎo)向車(2)的外表面嵌入有多個滾珠(2-1)，微摩擦導(dǎo)向車(2) —端的端面中心開有凹槽(2-2),反光祀標(3)嵌固在該凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，其特征在于，所述微摩擦導(dǎo)向車(2)的一側(cè)開有滑動槽(2-3)，該滑動槽(2-3)內(nèi)設(shè)有滾珠(2-1)，微摩擦導(dǎo)向車(2)的另一側(cè)設(shè)有剖面為梯形的凸起(2-4)，反光靶標(3)固定在該凸起(2-4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，其特征在于，它還包括:數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)的信號輸入端連接激光跟蹤儀(4)的信號輸出端； 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)中嵌入有軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元: 對激光跟蹤儀(4)輸入的信號進行誤差坐標數(shù)據(jù)剔除，并獲得m個精確坐標數(shù)據(jù)的單元，其中m為大于3的正整數(shù)； 利用m個精確坐標數(shù)據(jù)獲得待測量細桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個參數(shù)a、b、c和d的單元，所述直線射影式方程為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)，其特征在于，它還包括:兩個環(huán)形卡具(6)，所述兩個環(huán)形卡具(6)分別裝卡在待測量細桿的兩端，將待測量細桿固定在操作臺上。
6.采用權(quán)利要求1、2、3、4、或5所述的細桿直線度或同軸度的測量機構(gòu)實現(xiàn)細桿直線度或同軸度的測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 首先，開啟激光跟蹤儀(4)，并調(diào)節(jié)該激光跟蹤儀(4)的位置，使得激光跟蹤儀(4)激光發(fā)射端發(fā)出的激光入射到反光靶標(3)上，同時利用導(dǎo)向車運動控制裝置(I)控制微摩擦導(dǎo)向車(2)沿細桿軸向勻速運動， 在微摩擦導(dǎo)向車(2)的運動過程中，激光跟蹤儀(4)間隔固定時間接收反光靶標(3)反射的激光，獲得反光靶標(3)運動過程中在不同位置上的坐標參數(shù)， 然后，對獲得的所有坐標參數(shù)進行誤差坐標數(shù)據(jù)剔除，獲得m個精確坐標數(shù)據(jù)，其中m為大于3的正整數(shù)， 利用獲得的m個精確坐標數(shù)據(jù)獲得待測量細桿內(nèi)控中心線的直線射影式方程的四個參數(shù)a、b、c和d，所述直線射影式方程為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細桿直線度或同軸度的測量方法，其特征在于，所述對坐標進行粗大誤差坐標數(shù)據(jù)剔除的方法為最小二乘法。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細桿直線度或同軸度的測量方法，其特征在于，利用下述公式獲得直線射影式方程的四個參數(shù)a、b、c和d，
【文檔編號】G01B11/27GK103852035SQ201410131670
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】張曉琳, 唐文彥, 顏丙聰, 張烈山, 王軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學