CN102072701A - 一种检测零件尺寸的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种检测零件尺寸的方法，包括如下步骤：将零件放置在检测平台上，使得零件的长平行于X轴，零件的宽平行于Y轴，零件的高平行于Z轴，如检测形状及位置公差，则需要通过夹具夹紧零件；将沿Z轴方向排列的上下两个探测头同步行进，在探测头沿X轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的长度起点及终点位置，在探测头沿Y轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的宽度起点及终点位置，通过上下两个探测头光线反射量两个探测头分别测得的与零件上的对应点之间的Z轴方向的距离计算零件的高度。本发明的采用，能够有效的减小检测零件尺寸过程中的容易产生的系统误差。

Description

一种检测零件尺寸的方法及装置
技术领域
本发明涉及到检测零件尺寸的方法及所应用的装置。
背景技术
机械零件的技术要求很多, 它有几何形状、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材质的化学成份及硬度等。检测时先从何处着手, 用哪些量具, 采用什么样的先进方法, 是检测中技术性很强的一个问题。检测过程中, 影响所得的数据准确性的因素非常多。检测误差可以分为三大类：随机误差、粗大误差、系统误差。 消除随机误差的方法主要是从误差根源予以消除(减小温度波动、控制检测力等) , 还可以按照正态分布概率估算随机误差的大小。含有粗大误差的检测值叫做坏值, 应该剔除不用。系统误差。在相同条件下, 重复检测同一量时误差的大小和方向保持不变, 或者检测时条件改变, 误差按照一定的规律变化, 这种误差为系统误差。消除系统误差方法有, 检测前必须对所有计量器具进行检定, 提高计量器具的检测精度。
传统检测零件尺寸在检测过程中需要先定位一个基准面，通过比对或相对检测得出所测工件的数据，但是由于基准面的不平或者表面粗糙等原因，相比说来检测出的数值误差较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种检测零件尺寸的方法，通过该方法能够减小检测零件尺寸过程中的系统误差，同时提供一种能够应用于该检测方法的装置。
为了解决上述难题，本发明一方面提供一种检测零件尺寸的方法，包括如下步骤：
（a）      将零件放置在检测平台上，使得零件的长平行于X轴，零件的宽平行于Y轴，零件的高平行于Z轴，通过夹具夹紧零件；
（b）      将沿Z轴方向排列的上下两个探测头同步行进，在探测头沿X轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的长度，在探测头沿Y轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的宽度，通过两个探测头分别测得的与零件上的对应点之间的Z轴方向的距离计算零件的高度。
优选地，在通过探测头探测其与零件之间的Z轴方向的距离以计算零件高度时，两个探测头沿Z轴方向移动，通过在移动过程中探测头多次探测到的信号的返回量分别计算两个探测头与零件之间的Z轴方向的距离，并通过平均值计算零件的高度。
本发明另一方面提供一种检测零件尺寸的方法的装置，包括放置零件的平台，它还包括沿Z轴方向排列的上探头和下探头、用于采集X轴向数据的X轴向光栅尺、采集Y轴向数据的Y轴向光栅尺、采集Z轴向数据的Z轴向光栅尺，上探头和下探头安装在一支架上，支架可沿Z轴方向移动地设置于一Z轴向导轨上，Z轴向导轨可沿X轴方向移动地设置于一X轴向导轨上，X轴向导轨可沿Y轴方向移动地设置于一Y轴向导轨上。
优选地，平台上设置有用于调整零件位置的调整装置。
优选地，平台上设置有用于夹紧零件的夹具。
优选地，检测方法的装置还包括用于驱动探头移动的伺服机，伺服机包括用于驱动上探头和下探头X轴向移动的X轴向伺服机、用于驱动上探头和下探头Y轴向移动的Y轴向伺服机和用于驱动上探头和下探头Z轴向移动的Z轴向伺服机。
优选地，检测方法的装置还包括用于收集光栅数据的采集器。
优选地，检测方法的装置还包括用于分析和处理光栅数据的处理器
优选地，检测方法的装置还包括用于输出数据的输出装置。
更优选地，输出装置为显示屏幕。
优选地，上探头和下探头为激光光纤探测头。
本发明采用以上方法，具有以下优点：
1、检测零件尺寸过程中的容易产生的系统误差；
2、检测工艺简单，能够快速检测零件尺寸，提高生产效率。
附图说明
附图1为本发明实施例的检测装置的结构示意图。
附图2为本发明实施例的零件处于检测状态时的第一俯视图。
附图3为本发明实施例的零件处于检测状态时的第二俯视图。
附图4为本发明实施例的零件处于检测状态时的第一侧视图。
附图5为本发明实施例的零件处于检测状态时的第二侧视图。
以上附图中：1、平台；2、上探头；3、第二探头；4、支架；5、第一临界点；6、第二临界点；7、第三临界点；8、第四临界点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
一种检测零件尺寸的方法，包括如下步骤：
将零件放置在检测平台1上，使得零件的长平行于X轴，零件的宽平行于Y轴，零件的高平行于Z轴，通过夹具夹紧零件；将沿Z轴方向排列的上下两个探测头同步行进，在探测头沿X轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的长度，在探测头沿Y轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的宽度，通过两个探测头分别测得的与零件上的对应点之间的Z轴方向的距离计算零件的高度。
在通过探测头探测其与零件之间的Z轴方向的距离以计算零件高度时，两个探测头沿Z轴方向移动，通过在移动过程中探测头多次探测到的信号的返回量分别计算两个探测头与零件之间的Z轴方向的距离，并通过平均值计算零件的高度。
一种检测零件尺寸的方法的装置，包括放置零件的平台1，平台1上设置有用于调整零件位置的调整装置和用于夹紧零件的夹具，它还包括沿Z轴方向排列的上探头2和下探头3、用于采集X轴向数据的X轴向光栅尺、采集Y轴向数据的Y轴向光栅尺、采集Z轴向数据的Z轴向光栅尺，上探头和下探头安装在一支架4上，支架可沿Z轴方向移动地设置于一Z轴向导轨上，Z轴向导轨可沿X轴方向移动地设置于一X轴向导轨上，X轴向导轨可沿Y轴方向移动地设置于一Y轴向导轨上。
检测方法的装置还包括用于驱动探头移动的伺服机，伺服机包括用于驱动上探头和下探头X轴向移动的X轴向伺服机、用于驱动上探头和下探头Y轴向移动的Y轴向伺服机和用于驱动上探头和下探头Z轴向移动的Z轴向伺服机。
检测方法的装置还包括用于收集光栅数据的采集器、用于分析和处理光栅数据的处理器和用于输出数据的输出装置。输出装置为显示屏幕，能够清晰地反应出检测出零件的数据。
上探头2和下探头3为激光光纤探测头。激光光纤探测头具有精度高、成本低、传输信息容量大，衰减小，抗干扰性等优点。
一种检测零件尺寸的方法，包括如下步骤：
将零件放置在检测平台1上，通过设置在平台1上的调整装置调整零件的位置，使得零件的长平行于X轴，零件的宽平行于Y轴，零件的高平行于Z轴，通过设置在平台1上夹具夹紧零件。
在上探头2和下探头3检测零件的长和宽时，上探头2和下探头3检测到光线反射量就代表上探头2和下探头3的投影被包含在零件的范围内。
 X轴向伺服机驱动上探头2和下探头3在一X轴向导轨上延X轴向移动检测零件尺寸的长度，如附图2所示，上探头2和下探头3在检测到光线反射量的第一临界点5（X1,Y1,Z1）处开始收集数据，上探头2和下探头3延X轴移动到光线反射量消失临界的第二临界点6（X2, Y1,Z1），零件的长度就是第一临界点5（X1,Y1,Z1）与第二临界点6（X2, Y1,Z1）在X轴向的坐标差的绝对值,即为|X2- X1|，通过上探头2和下探头3在X轴向的反复移动，反复检测零件长度以剔除粗大误差值、减小随机误差取有效值的平均值。
 Y轴向伺服机驱动上探头2和下探头3在一Y轴向导轨上延Y轴向移动检测零件尺寸的宽度，如附图3所示，上探头2和下探头3在检测到光线反射量的第三临界点7（X3,Y3,Z3）处开始探测到信号，上探头和下探头延X轴移动到光线反射量消失临界的第四临界点8（X3,Y4,Z3），零件的宽度就是第三临界点7（X3,Y3,Z3）与第四临界点8（X3,Y4,Z3）在Y轴向的坐标差的绝对值，即为|Y4- Y3|，通过上探头2和下探头3在Y轴向的反复移动，反复检测零件宽度以剔除粗大误差值、减小随机误差取有效值的平均值。
 Z轴向伺服机驱动上探头2和下探头3在一Z轴向导轨上延Z轴向移动检测零件尺寸的高度，通过上探头2和下探头3探测信号的返回量计算零件的高度，如附图4所示，上探头2与下探头3之间的距离保持不变为L，上探头2距离零件上表面的距离为d1，下探头3距离零件下表面的距离为，零件的高度即为|L-d1-d2|；如附图5所示，上探头2和下探头3在Z轴向移动时，上探头2与下探头3之间的距离保持不变为L，上探头2距离零件上表面的距离为d3,下探头3距离零件下表面的距离为d4，零件的高度即为|L- d3-d4|，通过上探头2和下探头3在Z轴向的反复移动，反复检测零件高度以剔除粗大误差值、减小随机误差取有效值的平均值。
数据输出显示在屏幕上。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种检测零件尺寸的方法，其特征在于包括如下步骤：
（a）将零件放置在检测平台（1）上，使得零件的长平行于X轴，零件的宽平行于Y轴，零件的高平行于Z轴，通过夹具夹紧零件；
（b）将沿Z轴方向排列的上下两个探测头同步行进，在探测头沿X轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的长度，在探测头沿Y轴运动的过程中通过探测头检测到的光线反射量的变化确定零件的宽度，通过两个探测头分别测得的与零件上的对应点之间的Z轴方向的距离计算零件的高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在通过探测头探测其与零件之间的Z轴方向的距离以计算零件高度时，两个探测头沿Z轴方向移动，通过在移动过程中探测头多次探测到的信号的返回量分别计算两个探测头与零件之间的Z轴方向的距离，并通过平均值计算零件的高度。
3.一种用于权利要求1所述检测方法的装置，包括放置零件的平台（1），其特征在于：它还包括沿Z轴方向排列的上探头（2）和下探头（3）、用于采集X轴向数据的X轴向光栅尺、采集Y轴向数据的Y轴向光栅尺、采集Z轴向数据的Z轴向光栅尺，所述上探头（2）和所述下探头（3）安装在一支架（4）上，所述支架（4）可沿Z轴方向移动地设置于一Z轴向导轨上，所述Z轴向导轨可沿X轴方向移动地设置于一X轴向导轨上，所述X轴向导轨可沿Y轴方向移动地设置于一Y轴向导轨上。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述平台（1）上设置有用于调整零件位置的调整装置。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述平台（1）上设置有用于夹紧零件的夹具。
6.如权利要求3所述的装置，其中，所述方法的装置还包括用于驱动探头移动的伺服机，所述伺服机包括用于驱动所述上探头和所述下探头X轴向移动的X轴向伺服机、用于驱动所述上探头和所述下探头Y轴向移动的Y轴向伺服机和用于驱动所述上探头和所述下探头Z轴向移动的Z轴向伺服机。
7.如权利要求3所述的装置，其中，它还包括用于收集光栅数据的采集器。
8.如权利要求3所述的装置，其中，它还包括用于分析和处理光栅数据的处理器。
9.如权利要求3所述的装置，其中，它还包括用于输出数据的输出装置。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述输出装置为显示屏幕。
11.如权利要求3所述的装置，其中，所述上探头（2）和所述下探头（3）为激光光纤探测头。
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