CN104165603B - 一种单激光单psd无线深孔直线度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于深孔直线度检测的技术领域，特别涉及一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，解决深孔零件直线度检测的技术难题。其包括牵引部分，检测部分及数据处理部分，利用激光准直，通过记录光斑在PSD位置敏感传感器上的位置的变化并由数据显示器显示出来，进而计算得到深孔零件的直线度误差。本发明的有益效果：设计了保证检测精度的自定心测头、PSD调零座，并利用自定心调光端盖实现对激光入射角度的调节，采用激光固定，PSD位置敏感传感器移动的检测方式，降低了检测误差，利用无线技术使装置的集成化。

Description

一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置

技术领域

本发明属于深孔直线度检测的技术领域，特别涉及一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置。

背景技术

深孔加工复杂且特殊，难以观察加工部位和刀具状况，加工过程受诸如刀杆变形、系统颤振、工件材质、钻头参数、切削参数、油液压力、排屑困难等多方面因素的影响，深孔零件常出现轴线偏斜的现象，一旦偏斜到某种程度，深孔零件轴线的直线度误差将产生急剧变化，造成钻头损坏、工件报废、产品精度低、质量不合格等不良后果。由于深孔加工服务于装备制造行业，深孔工件的质量直接影响装备制造业的发展，也限制了深孔向其他领域拓展的空间。

直线度检测贯穿于整个深孔加工过程中，是深孔领域控制产品质量的重要手段，直线度好的零件也可以使自身在与其他零件配合使用时发挥出最大的性能，提高总装精度。直线度是深孔加工必须考虑的一项基本指标，对于孔类零件，通常所说的直线度是指零件实际轴线相对于理论轴线的偏差。

国内外在深孔直线度检测与纠偏技术方面的研究不断加深，但是相对其他计量项目而言，直线度检测技术显得落后，尤其表现在对大长工件孔轴线直线度检测方面，到目前为止，尚没有用于检测深孔轴线直线度偏差的成熟产品。实际中，工人师傅经常通过用卡尺在孔的两端沿不同径向方向测量壁厚的方法判定直线度好坏，这种方法不能测得深孔内部轴线偏差，也即不能实现对深孔零件直线度的全程连续动态检测，很不精准，容易陷入以点概面的误区。

而一些高精度直线度检测仪器的价格又比较昂贵，难以接受。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺点，提供一种利用激光技术和PSD位置敏感传感器检测深孔轴线直线度的无线检测装置。

为达到上述目的，本发明采用如下解决方案：一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置包括牵引部分，检测部分及数据处理部分。

所述的牵引部分主要包括牵引线、滑轮、电机及电机控制芯片，所述的检测部分主要包括激光多维调节架、激光器、调光端盖、PSD位置敏感传感器、测头、PSD调零座及端盖内套，所述的测头包括测头电源、测头锥形体、测头锥形套、测头弹簧、测头弹簧座、测头螺母、信号转换器及信号发射器，所述的调光端盖包括端盖锥形体、端盖锥形套、端盖弹簧、端盖弹簧座及端盖螺母，所述的数据处理部分主要包括信号接收器及数据处理器。

所述的滑轮与电机固连，所述的电机与电机高度调节架通过螺栓固连，所述的电机与电机控制芯片相连，所述的测头锥形套套于测头锥形体的锥面上，所述的测头弹簧座一端与测头螺母接触，另一端与测头弹簧接触，所述的测头弹簧座套于测头锥形体的圆柱部分，所述的测头弹簧的两端分别与测头锥形套、测头弹簧座接触，所述的信号转换器、信号发射器、测头电源固连于测头锥形体末端，所述的测头电源与PSD位置敏感传感器、信号转换器、信号发射器相连，所述的PSD调零座固连于测头末端，所述的PSD位置敏感传感器位于PSD调零座内，所述的激光器与激光多维调节架固连，所述的端盖锥形套套于端盖锥形体的锥面上，所述的端盖弹簧座一端与端盖螺母接触，另一端与端盖弹簧接触，所述的测头弹簧座套于端盖锥形体的圆柱部分，所述的端盖弹簧的两端分别与端盖锥形套、端盖弹簧座接触，所述的信号转换器分别与PSD位置敏感传感器及信号发射器相连，所述的信号接收器与数据处理器相连。

所述的数据处理器设置有显示屏，所述的信号接收器位于工件的孔内。

所述的PSD调零座侧壁上均布有4个调零螺钉，所述的PSD调零座上设置有通孔，所述的PSD位置敏感传感器上设置有通孔，所述的PSD调零座上设置的通孔直径与PSD位置敏感传感器上设置的通孔直径相同，所述的PSD调零座与PSD位置敏感传感器通过螺钉连接，螺钉直径小于两通孔的直径。

所述的端盖锥形体及端盖内套分别设置有沿各自轴心方向的通孔，所述的端盖锥形体上设置有内窥孔，内窥孔用于观察内部情况。所述的端盖内套外部设置有凹槽，所述的端盖内套套于调光端盖的通孔内。

所述的测头锥形套由形状相同的三个等分体组成，测头锥形套内表面与测头锥形体锥面贴合；所述的端盖锥形套由形状相同的三个等分体组成，端盖锥形套内表面与端盖锥形体锥面贴合。

所述的测头锥形套外部沿圆周设置有凹槽，凹槽内套有弹性体；所述的端盖锥形套外部沿圆周设置有凹槽，上述两凹槽内均套有弹性体。所述的弹性体的作用为将分散独立的测头锥形套三个等分体及端盖锥形套三个等分体保持为一个整体并具有沿深孔径向的收缩性及舒张性。

所述的激光器在工作时位于深孔零件外部并与其相对静止，所述的测头及PSD位置敏感传感器工作时位于深孔零件孔内并与其产生相对移动。

所述的测头弹簧在工作时处于压缩状态，所述的端盖弹簧在工作时处于压缩状态。

一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置的调光目的：使入射激光接近深孔零件的轴线。

一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置的调光原理：

第一步，入射激光的粗调，分别在工件深孔内部的两端各放置一个调光端盖，调整激光多维调节架至激光通过两个调光端盖的通孔，在两个调光端盖的通孔内各放置一个端盖内套，调整激光多维调节架至激光通过两个端盖内套的通孔；

第二步，入射激光的精调，移去工件深孔内部的两端放置的调光端盖及端盖内套，将带有PSD位置敏感传感器及PSD调零座的测头置于工件深孔内部的一端，调整激光多维调节架至数据处理器读数为零，将带有PSD位置敏感传感器及PSD调零座的测头置于工件深孔内部的另一端，调整激光多维调节架至数据处理器读数为零。

一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置的检测步骤为：

第一步，在深孔零件的两端各放一个调光端盖，调整激光多维调节架至激光同时穿过端盖锥形体上的通孔，将两个端盖内套套于两端的调光端盖的通孔内，再次调整激光多维调节架至激光同时穿过端盖内套上的通孔，移去调光端盖和端盖内套，将测头置于待测孔内，调整PSD调零座上的四个螺钉至数据处理器的读数为零；

第二步，当测头位于深孔始端时，启动电机及数据处理部分，激光器的光斑落在PSD位置敏感传感器上，信号转换器、信号发射器通电，PSD位置敏感传感器反馈光斑位置变化，反馈相关数据，数据处理器即时显示样点坐标信息，当测头位于深孔末端时，关闭电机。

本发明利用采集的坐标点信息，拟合出深孔直线度的空间曲线，根据该曲线的直线度信息评定深孔直线度。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明通过PSD位置敏感传感器上光斑的变化和装置沿被检测零件轴向位移变化，得到离散样点的空间坐标，经由计算机系统处理，拟合出一条空间曲线，进而求出孔轴线直线度误差值；利用无线技术，减少了连接线，使整个产品集成化；调光端盖与端盖内套的设置提高了装置的可操作性，装置采用激光固定，PSD移动的检测方式，降低了方法误差，有效提高了装置的检测精度。

附图说明

图1是本装置结构示意图

图2是本装置测头结构示意图

图3是本装置调光端盖结构示意图

图4是本装置PSD调零座结构示意图

图5是本装置端盖内套结构示意图

图6是本装置测头锥形体与测头锥形套结构示意图

图7是本装置端盖锥形体与端盖锥形套结构示意图

图中：1-信号接收器，2-数据处理器，3-激光多维调节架，4-激光器，5-调光端盖，6-工件，7-PSD位置敏感传感器，8-测头，9-牵引线，10-滑轮，11-电机，12-测头电源，13-测头锥形体，14-测头锥形套，15-测头弹簧，16-测头弹簧座，17-测头螺母，18-信号转换器，19-信号发射器，20-内窥孔，21-端盖锥形体，22-端盖锥形套，23-端盖弹簧，24-端盖弹簧座，25-端盖螺母，26-PSD调零座，27-端盖内套。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施方式作进一步描述，本实施方式是用来说明本发明的，而不是对本发明做任何限制。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明包括：信号接收器1，数据处理器2，激光多维调节架3，激光器4，调光端盖5，工件6，PSD位置敏感传感器7，测头8，牵引线9，滑轮10，电机11，测头电源12，测头锥形体13，测头锥形套14，测头弹簧15，测头弹簧座16，测头螺母17，信号转换器18，信号发射器19，内窥孔20，端盖锥形体21，端盖锥形套22，端盖弹簧23，端盖弹簧座24，端盖螺母25，PSD调零座26，端盖内套27。

所述的滑轮10的材料为塑料。

所述的激光多维调节架3可以调整竖直与水平位置。

所述的数据处理器2的显示屏可以用计算机显示器代替。

Claims (6)

1.一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于包括牵引部分，检测部分及数据处理部分；

所述的牵引部分主要包括牵引线(9)、滑轮(10)、电机(11)及电机控制芯片，所述的检测部分主要包括激光多维调节架(3)、激光器(4)、调光端盖(5)、PSD位置敏感传感器(7)、测头(8)、PSD调零座(26)及端盖内套(27)，所述的测头(8)包括测头电源(12)、测头锥形体(13)、测头锥形套(14)、测头弹簧(15)、测头弹簧座(16)、测头螺母(17)、信号转换器(18)及信号发射器(19)，所述的调光端盖(5)包括端盖锥形体(21)、端盖锥形套(22)、端盖弹簧(23)、端盖弹簧座(24)及端盖螺母(25)，所述的数据处理部分主要包括信号接收器(1)及数据处理器(2)；

所述的滑轮(10)与电机(11)固连，所述的电机(11)与电机高度调节架通过螺栓固连，所述的电机(11)与电机控制芯片相连，所述的测头锥形套(14)套于测头锥形体(13)的锥面上，所述的测头弹簧座(16)一端与测头螺母(17)接触，另一端与测头弹簧(15)接触，所述的测头弹簧座(16)套于测头锥形体(13)的圆柱部分，所述的测头弹簧(15)的两端分别与测头锥形套(14)、测头弹簧座(16)接触，所述的信号转换器(18)、信号发射器(19)、测头电源(12)固连于测头锥形体(13)末端，所述的测头电源(12)与PSD位置敏感传感器(7)、信号转换器(18)、信号发射器(19)相连，所述的PSD调零座(26)固连于测头(8)末端，所述的PSD位置敏感传感器(7)位于PSD调零座(26)内，所述的激光器(4)与激光多维调节架(3)固连，所述的端盖锥形套(22)套于端盖锥形体(21)的锥面上，所述的端盖弹簧座(24)一端与端盖螺母(25)接触，另一端与端盖弹簧(23)接触，所述的端盖弹簧座(24)套于端盖锥形体(21)的圆柱部分，所述的端盖弹簧(23)的两端分别与端盖锥形套(22)、端盖弹簧座(24)接触，所述的信号转换器(18)分别与PSD位置敏感传感器(7)及信号发射器(19)相连，所述的信号接收器(1)与数据处理器(2)相连。

2.根据权利要求1所述的一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于所述的数据处理器(2)设置有显示屏，所述的信号接收器(1)位于工件(6)的孔内。

3.根据权利要求1所述的一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于所述的PSD调零座(26)侧壁上均布有4个调零螺钉，所述的PSD调零座(26)上设置有通孔，所述的PSD位置敏感传感器(7)上设置有通孔，所述的PSD调零座(26)上设置的通孔直径与PSD位置敏感传感器(7)上设置的通孔直径相同，所述的PSD调零座(26)与PSD位置敏感传感器(7)通过螺钉连接，螺钉直径小于两通孔的直径。

4.根据权利要求1所述的一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于所述的端盖锥形体(21)及端盖内套(27)分别设置有沿各自轴心方向的通孔，所述的端盖锥形体(21)上设置有内窥孔(20)，所述的端盖内套(27)外部设置有凹槽，所述的端盖内套(27)套于调光端盖(5)的通孔内。

5.根据权利要求1所述的一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于所述的测头锥形套(14)由形状相同的三个等分体组成，测头锥形套(14)内表面与测头锥形体(13)锥面贴合；所述的端盖锥形套(22)由形状相同的三个等分体组成，端盖锥形套(22)内表面与端盖锥形体(21)锥面贴合。

6.根据权利要求1所述的一种单激光单PSD无线深孔直线度检测装置，其特征在于所述的测头锥形套(14)外部沿圆周设置有凹槽，凹槽内套有弹性体；所述的端盖锥形套(22)外部沿圆周设置有凹槽，凹槽内套有弹性体。