CN102944190B - 一种测量大尺寸机械零件圆度的高精度检测仪及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量大尺寸机械零件圆度的高精度检测方法，适用于检测大尺寸机械零件，大尺寸机械零件是指外形尺寸超过2000mm，重量超过1000Kg的机械零件；检测方法所使用的高精度检测仪由位移传感器装置、信息通信与处理模块、仪器座、圆心调整机构、传感器高度调整机构组成；位移传感器装置由高精度位移传感器和传感器径向调整装置构成；仪器座由底座和支架组成；位移传感器装置安装在支架上，支架固定在底座上；圆心调整机构位于支架底部的一侧。其测量方法为：第1步确定待测圆弧圆心和第2步检测。本发明可以简便准确测量大尺寸机械零件上的圆度。仪器经久耐用，寿命长，维护费用低。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测仪及方法，尤其涉及一种测量大尺寸机械零件上圆弧面圆度的高精度检测仪及测量方法。
背景技术
一直以来，对于一些尺寸大(＞2000mm)、重量大(＞1000Kg)、精度要求高(＜0.01mm)的机械零件上的圆度检测是机械装备制造过程中的难题。
当前，一些高精度机械零件上圆弧面圆度的测量主要靠圆度测量仪，现有圆度测量仪需要将待测零件放置在测量仪的测量盘上测量，由于大尺寸零件自身尺寸大、质量大，测量盘不仅空间小不能放置大型零件，而且也无法承载大尺寸零件的重量。且相应的测量仪操作复杂，仪器价格高，测量成本高，不能对大尺寸、大重量的零件进行测量。
“大型三坐标测量机”可以测量大尺寸零件的圆度，但受其测量头关节臂间隙和重复定位精度的影响，其测量精度难以达到小于0.02毫米以上精度要求，而且，大尺寸机械零件自身尺寸大，重量大，移动调整需要吊车等起重设备，三坐标测量机的使用环境和仪器自身空间经常受到限制；百分表法属传统测量方法，其使用的测量仪精度和数字化程度存在不足；CCD测量法属非接触测量法，没有三坐标测量机和百分表法的上述不足，，但CCD测量法所使用的仪器操作复杂、仪器价格高，测量成本高。
现今常用的大尺寸机械零件圆度的高精度测量，其方法主要有：三坐标测量机法、CCD(Charge-coupled Device-光电图像传感器)测量法和百分表测量法，对于大尺寸机械零件的高精度圆度测量，三坐标测量机法和CCD测量法都存在许多难以克服的不足。因而，对于大尺寸机械零件的高精度圆度测量，成为长期以来难以解决的实际问题。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种测量大尺寸机械零件圆度的高精度检测仪及方法。
本发明采用的技术方案为：一种测量大尺寸机械零件圆度的高精度检测方法，适用于检测大尺寸机械零件，大尺寸机械零件是指外形尺寸超过2000mm，重量超过1000Kg的机械零件；检测方法所使用的高精度检测仪由位移传感器装置、信息通信与处理模块、仪器座、圆心调整机构、传感器高度调整机构组成；位移传感器装置由高精度位移传感器和传感器径向调整装置构成；
仪器座由底座和支架组成；位移传感器装置安装在支架上，支架固定在底座上；圆心调整机构位于支架底部的一侧；
检测方法分为以下步骤：
第1步：确定待测圆弧圆心
把待测零件、检测仪放置在大理石平台上，将位移传感器装置与待测零件圆弧面接触，通过圆心调整机构调整检测仪相对于待测圆弧的x、y方向位置，再把信息通信与处理模块连接到电脑显示屏上，显示屏会实时显示位移传感器装置的接触状态，当电脑屏幕上传感器位置显示为零时，用鼠标点击“圆心按钮”，仪器自动将移传感器装置的当前位置记忆为圆心位置，完成圆心确定；
第2步：检测
圆心确定后，用鼠标点击检测按钮，并从圆弧一端沿圆弧转动传感器触头，电脑显示屏会实时显示并记录传感器沿圆弧的位移，当到达另一端时，用鼠标点击检测按钮，信息通信与处理模块会自动计算出圆度的数值，并显示在电脑屏幕上，完成工件的圆度侧量；
本发明提供了一种方便实用测量精度高(±0.001mm)的圆度检测仪及方法，使用该检测仪及方法可以简便准确测量大尺寸机械零件上的圆度。仪器经久耐用，寿命长，维护费用低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2、图3为本发明使用时进行圆心找正示意图。
图4为显示屏上的测量界面视图。
图中：1、位移传感器装置；2、信息通信与处理模块；3、仪器座；4、圆心调整机构；5、底座；6、支架；7、立柱滑座；8、调整螺杆；9、传感器径向调整装置；10、大理石平台；11、待测零件圆弧面。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的检测仪由位移传感器装置1、信息通信与处理模块2、仪器座3、圆心调整机构4、传感器高度调整机构组成。
仪器座3由底座5和支架6组成。位移传感器装置1安装在支架上，支架固定在底座上，仪器座的材料均为普通金属结构钢。
位移传感器装置由高精度位移传感器和传感器径向调整装置9组成。位移传感器装置的主要作用一是接受信息与通信单元的指令实现自整定，二是通过与被测表面接触将位移量转换为数字信号输出至控制数据采集与处理模块和数据通信模块。位移传感器装置通过传感器径向调整装置9与仪器座是可调式连接，可根据测量零件的具体尺寸和结构做适应性调整。
信息通信与处理模块主要由PC组成。主要作用一是将操作人员的控制指令发送至位移传感器装置，二是接受位移传感器装置反馈的信息并按要求进行处理(计算测量数据结果，实时显示结果，存储信息、输出打印信息等)。该单元的PC与位移传感器装置分为无线传输和有线传输两种模式。
调整机构是螺纹微调装置，用于找正待测圆心的调整。
传感器高度调整机构由立柱滑座7、调整螺杆8及锁紧螺母构成，通过转动调整螺杆带动立柱滑座，可以调整传感器的高度，以适应不同位置圆弧面的测量。
传感器径向调整装置9由安装在支架上的滑座和锁紧螺丝组成，通过沿支架移动滑座，可以调整传感器径向位置，以适应不同直径圆弧面的测量。
本检测仪的使用方法如下：
本检测仪按照GB1958-2004《形状和位置公差检测规定》的五条原则：与理想要素的比较原则、测量坐标值原则、测量特征参数原则、测量跳动原则、控制实体边界原则设计制造，综合“与理想要素的比较原则”和“测量特征参数原则”直接测量法检测待测表面的圆度误差，测量原理符合国标要求。
第1步：确定待测圆弧圆心
如图2所示，把待测零件、检测仪放置在大理石平台10上，将位移传感器装置与待测零件圆弧面11接触，通过圆心调整机构调整检测仪相对于待测圆弧的x、y方向位置(图3)，再把信息通信与处理模块2连接到电脑显示屏上，显示屏会实时显示移传感器装置的接触状态，当电脑屏幕上位传感器位置显示为零时，用鼠标点击“圆心按钮”，仪器自动将移传感器装置的当前位置记忆为圆心位置，完成圆心确定。
第2步：检测
如图4所示，圆心确定后，用鼠标点击检测按钮，并从圆弧一端沿圆弧转动传感器触头(保证与待测平面接触)，电脑显示屏会实时显示并记录传感器沿圆弧的位移，当到达另一端时，用鼠标点击“检测按钮”，“信息通信与处理单元”会自动计算出圆度的数值，并显示在电脑屏幕上，完成工件的圆度测量。
本发明的提供的检测仪是一种结构简单、使用方便、自动化和数字化程度高、测量精度高，仪器造价低和测量成本低的测量仪器。
具有以下优点：
测量原理符合国标要求。本检测仪按照GB1958-2004《形状和位置公差检测规定》的设计制造，符合国标要求。
测量精度高。采用比较测量原理，不存在重复定位误差、不受仪器自身精度等影响，采用光电测微技术，可达到现有宏观测量的最高精度达到±0.001mm；
数字化程度高。采用计算机数字化通信与数据处理技术，具有测量数据实时显示和数据通信与处理(结果计算、存储、打印)等功能。
测量成本低。由于本发明的测量仪，与大型三坐标测量机和CCD测量系统相比仪器结构简单，制造费用低；
检测成本低。仪器自身尺寸小(移动便捷)，不需要移动调整大型工件移动仪器可以实现现场测量，省去了大型工件的吊装调整等过程；使用便捷，不需要特殊使用环境(温度、湿度、光线、噪声等)，使用者不需要特别专门培训即可使用仪器。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种测量大尺寸机械零件圆度的高精度检测方法，其特征在于：适用于检测大尺寸机械零件，大尺寸机械零件是指外形尺寸超过2000mm，重量超过1000Kg的机械零件；检测方法所使用的高精度检测仪由位移传感器装置、信息通信与处理模块、仪器座、圆心调整机构、传感器高度调整机构组成；所述位移传感器装置由高精度位移传感器和传感器径向调整装置构成；
所述仪器座由底座和支架组成；所述位移传感器装置安装在支架上，支架固定在底座上；所述圆心调整机构位于支架底部的一侧；
检测方法分为以下步骤：
第1步：确定待测圆弧圆心
把待测零件、检测仪放置在大理石平台上，将位移传感器装置与待测零件圆弧面接触，通过圆心调整机构调整检测仪相对于待测圆弧的x、y方向位置，再把信息通信与处理模块连接到电脑显示屏上，显示屏会实时显示位移传感器装置的接触状态，当电脑屏幕上传感器位置显示为零时，用鼠标点击“圆心按钮”，仪器自动将移传感器装置的当前位置记忆为圆心位置，完成圆心确定；
第2步：检测
圆心确定后，用鼠标点击检测按钮，并从圆弧一端沿圆弧转动传感器触头，电脑显示屏会实时显示并记录传感器沿圆弧的位移，当到达另一端时，用鼠标点击检测按钮，信息通信与处理模块会自动计算出圆度的数值，并显示在电脑屏幕上，完成工件的圆度测量。
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