CN105403189B - 一种导轨平行度测量方法及装置 - Google Patents

一种导轨平行度测量方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105403189B
CN105403189B CN201510961972.1A CN201510961972A CN105403189B CN 105403189 B CN105403189 B CN 105403189B CN 201510961972 A CN201510961972 A CN 201510961972A CN 105403189 B CN105403189 B CN 105403189B
Authority
CN
China
Prior art keywords
envelop
guide rail
parallelism
height
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510961972.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105403189A (zh
Inventor
李曦
陈晗
孔刚
朱念念
龙子凡
郭永才
毛延玺
陈吉红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Huazhong Numerical Control Co Ltd filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201510961972.1A priority Critical patent/CN105403189B/zh
Publication of CN105403189A publication Critical patent/CN105403189A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105403189B publication Critical patent/CN105403189B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

本发明公开了一种导轨平行度测量方法，具体为：将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨；同时采样左侧、右侧导轨的高度信息；采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；在基准导轨上依据基线生成两组包容线，从两组包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。本发明还提供实现上述方法的装置。本发明实现了机床导轨平行度的快速测量，解决现有测量方法计算冗杂、操作难度大的问题。

Description

一种导轨平行度测量方法及装置
技术领域
本发明属于基础制造装备几何误差测量技术领域，具体是涉及一种结构简单易于安装、响应速度快的机床导轨平行度测量方法及装置。
背景技术
目前，一些对形状和精度要求比较高的导轨通常会有平行度的公差要求，虽然可以通过三坐标测量仪或者相关的专用测量仪器对两个导轨面的平行度进行测量，但是由于操作复杂、设备成本昂贵等问题，所以无法在制造业中得到广泛的应用。
国内外已有一些研究成果和应用实例，如在中国专利文献上公开的“一种平面度及平行度测量装置和测量方法(公开号CN103411577A)”就是一种平面度及平行度测量装置，但其内部结构复杂，操作难度大。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种导轨平行度测量方法及装置，实现了导轨平行度的快速测量，解决现有测量方法计算冗杂、操作难度大的问题。
一种导轨平行度测量方法，包括以下步骤：
(1)将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨；
(2)同时采样左侧、右侧导轨的高度信息；
(3)采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；
(4)在基准导轨上搜索距离基线上方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第一上包容线；在基准导轨上搜索距离基线下方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第一上包容线的第一下包容线；
(5)在基准导轨上搜索距离基线下方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第二下包容线；在基准导轨上搜索距离基线上方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第二下包容线的第二上包容线；
(6)从第一上、下包容线的间距和第二上、下包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；
(7)生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。
进一步地，按照步骤(1)-(7)的测量方式测量N次得到N个平行度，计算N个平行度的均值D和标准偏差S，依据均值D和标准偏差S计算得到最终平行度D±3S。
一种导轨平行度测量装置，包括测量部件和数据处理系统，所述测量部件包括左、右对称设置且结构相同的测量单元；
测量单元包括纵向调整机构、横向调整机构和位移传感器；横向调整机构安装于纵向调整机构上，传感器安装于横向调整机构上；纵向调整机构和横向调整机构用于将传感器移动至目标位置；位移传感器的输出端连接数据处理系统的输入端；两测量单元的位移传感器分别用于采集左、右导轨的高度信息，数据处理系统用于以其中一个导轨的高度为基准，计算另外一个导轨相对基准导轨的平行度。
进一步地，所述数据处理系统包括：
基线生成模块，用于将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨，采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；
第一包容线生成模块，用于在基准导轨上搜索距离基线上方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第一上包容线；在基准导轨上搜索距离基线下方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第一上包容线的第一下包容线；
第二包容线生成模块，用于在基准导轨上搜索距离基线下方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第二下包容线；在基准导轨上搜索距离基线上方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第二下包容线的第二上包容线；
基准包容线生成模块，用于从第一上、下包容线的间距和第二上、下包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；
平行度计算模块，用于生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明测量时，位移传感器沿导轨方向做直线运动，测量两侧导轨的高度信息，以其中一个导轨的高度为基准，计算另外一个导轨相对基准导轨的平行度。该方法操作简单，计算复杂度底，实现了机床导轨平行度的快速测量，降低了测试成本，结构简单易于安装，工程实用性强。
附图说明
图1是本发明的一种安装示意图；
图2是本发明的一种结构示意图；
图3是本发明导向板与纵向移动滑块结合部的一种结构示意图；
图4是本发明数据处理系统的工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1、2和3，本发明平行度测量装置实施例，包括测量部件和数据处理系统。所述测量部件包括两个左右对称设置的测量单元，两单元为相同结构。
实施例中测量单元包括纵向调整机构、横向调整机构和位移传感器；横向调整机构安装于纵向调整机构上，传感器安装于横向调整机构上；纵向调整机构和横向调整机构用于将传感器移动至目标位置；位移传感器的输出端连接数据处理系统的输入端；两测量单元的位移传感器分别用于采集左、右导轨的高度信息，数据处理系统用于以其中一个导轨的高度为基准，计算另外一个导轨相对基准导轨的平行度。
实施例中纵向调整机构包括调平支撑板8、纵向移动滑块10、纵向调整螺钉1、纵向锁紧螺钉4和导向板2，导向板2安装于调平支撑板8上，导向板2内部开有燕尾槽22，纵向移动滑块10位于燕尾槽22内，通过旋转纵向调整螺钉1带动纵向移动滑块10在燕尾槽内上下移动，并在预定位置处通过纵向锁紧螺钉4锁定纵向移动滑块10。
实施例中横向调整机构包括横向移动滑块12、横向调整螺钉3和横向锁紧螺钉11，横向移动滑块12位于纵向移动滑块10上开设的槽内，通过操作横向调整螺钉3带动横向移动滑块12横向移动，并在预定位置处通过横向锁紧螺钉11锁定横向移动滑块12。
位移传感器7通过传感器夹头6安装在横向移动滑块12上。位移传感器7可以为电感式传感器和电容式传感器等等。
采用如上所述的测量装置进行导轨平行度测量，具体包括如下步骤：
a.安装时先将左右测量单元分别固定在机床工作台9大致靠近导轨14的适当位置，调平支撑板8与机床工作台9表面配合后，使测量装置保持水平；
b.通过纵向调整螺钉1的旋转实现纵向移动滑块10在导向板2的燕尾槽内上下移动，当传感器7相对导轨侧面的垂直位置调节到位后，可以通过纵向锁紧螺钉4锁定纵向移动滑块10的位置；
c.通过横向调整螺钉3的旋转实现横向移动滑块12的左右移动，当传感器7相对导轨侧面的水平位置调节到位后，可以通过横向锁紧螺钉11锁定横向移动滑块12的位置；
d.对左、右测量单元的位移传感器进行调零，设定初值，数据处理系统即可接收到两位移传感器的位移信号值；
e.随着工作台做直线运动，采样左右导轨的高度信息，数据处理系统便可分别测得两条导轨侧面与传感器的间隙值的连续变化曲线，通过分析处理得到两条导轨的平行度变化情况。
数据处理系统计算平行度的流程请参见图4，包括如下步骤：
(1)将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨；
(2)同时采样左侧、右侧导轨的高度信息；
(3)采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；
(4)在基准导轨上搜索距离基线上方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第一上包容线；在基准导轨上搜索距离基线下方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第一上包容线的第一下包容线；
(5)在基准导轨上搜索距离基线下方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第二下包容线；在基准导轨上搜索距离基线上方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第二下包容线的第二上包容线；
(6)从第一上、下包容线的间距和第二上、下包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；
(7)生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。
按照本发明的较佳实施方式，可按照步骤(1)-(7)的测量方式测量N(N>1)次得到N个平行度，计算N个平行度的均值D和标准偏差S，依据均值D和标准偏差S计算得到最终平行度D±3S。由于本发明在平行度计算时没有对环境或测量因素导致的误差进行补偿，因此推荐采用多次测量求取均值和标准偏差的方式，减少误差，提高精度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种导轨平行度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨；
(2)同时采样左侧、右侧导轨的高度信息；
(3)采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；
(4)在基准导轨上搜索距离基线上方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第一上包容线；在基准导轨上搜索距离基线下方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第一上包容线的第一下包容线；
(5)在基准导轨上搜索距离基线下方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第二下包容线；在基准导轨上搜索距离基线上方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第二下包容线的第二上包容线；
(6)从第一上、下包容线的间距和第二上、下包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；
(7)生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。
2.根据权利要求1所述的一种导轨平行度测量方法，其特征在于，按照步骤(1)-(7)的测量方式测量N次得到N个平行度，计算N个平行度的均值D和标准偏差S，依据均值D和标准偏差S计算得到最终平行度D±3S。
3.一种导轨平行度测量装置，包括测量部件和数据处理系统，其特征在于，所述测量部件包括左、右对称设置且结构相同的测量单元；
测量单元包括纵向调整机构、横向调整机构和位移传感器；横向调整机构安装于纵向调整机构上，传感器安装于横向调整机构上；纵向调整机构和横向调整机构用于将传感器移动至目标位置；位移传感器的输出端连接数据处理系统的输入端；两测量单元的位移传感器分别用于采集左、右导轨的高度信息，数据处理系统用于以其中一侧导轨为基准导轨，计算另外一个导轨相对基准导轨的平行度。
4.根据权利要求3所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述数据处理系统包括：
基线生成模块，用于将左、右侧导轨的其中一侧作为基准导轨，另一侧作为被测导轨，采用最小二乘法对基准导轨的采样高度进行拟合得到一条基线；
第一包容线生成模块，用于在基准导轨上搜索距离基线上方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第一上包容线；在基准导轨上搜索距离基线下方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第一上包容线的第一下包容线；
第二包容线生成模块，用于在基准导轨上搜索距离基线下方最远的两个测量点高度，两高度连接生成第二下包容线；在基准导轨上搜索距离基线上方最远的一个测量点高度，生成通过该测量点且平行于第二下包容线的第二上包容线；
基准包容线生成模块，用于从第一上、下包容线的间距和第二上、下包容线的间距选择最小者，其对应的上、下包容线作为评定平行度的基准包容线；
平行度计算模块，用于生成平行于基准包容线且包容被测导轨采样高度的上、下包容线，上、下包容线间的纵向间距即为平行度。
5.根据权利要求3或4所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述纵向调整机构包括调平支撑板(8)、纵向移动滑块(10)、纵向调整螺钉(1)、纵向锁紧螺钉(4)和导向板(2)，导向板(2)安装于调平支撑板(8)上，导向板(2)内部开有燕尾槽(22)，纵向移动滑块(10)位于燕尾槽(22)内，通过旋转纵向调整螺钉(1)带动纵向移动滑块(10)在燕尾槽内上下移动，并在预定位置处通过纵向锁紧螺钉(4)锁定纵向移动滑块(10)。
6.根据权利要求5所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述横向调整机构包括横向移动滑块(12)、横向调整螺钉(3)和横向锁紧螺钉(11)，横向移动滑块(12)位于纵向移动滑块(10)上开设的槽内，通过操作横向调整螺钉(3)带动横向移动滑块(12)横向移动，并在预定位置处通过横向锁紧螺钉(11)锁定横向移动滑块(12)。
CN201510961972.1A 2015-12-18 2015-12-18 一种导轨平行度测量方法及装置 Expired - Fee Related CN105403189B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510961972.1A CN105403189B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种导轨平行度测量方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510961972.1A CN105403189B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种导轨平行度测量方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105403189A CN105403189A (zh) 2016-03-16
CN105403189B true CN105403189B (zh) 2017-10-31

Family

ID=55468827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510961972.1A Expired - Fee Related CN105403189B (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种导轨平行度测量方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105403189B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108645369A (zh) * 2018-05-16 2018-10-12 大连大学 相对基准要素轴线的平行度基准方向判断方法
CN109489589A (zh) * 2018-11-07 2019-03-19 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 一种龙门机床导轨平行度检测和校正方法
CN109870096B (zh) * 2019-04-02 2023-12-22 西安热工研究院有限公司 一种基体表面凹凸程度的原位无损测量装置及表征方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147824A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Fuji Electric Holdings Co Ltd 真直・平面度測定装置
CN201126350Y (zh) * 2007-11-26 2008-10-01 济南二机床集团有限公司 一种大宽度高精密导轨测平行装置
CN102620934B (zh) * 2012-04-10 2014-06-04 南京理工大学 精密滚动直线导轨副精度保持性试验装置与方法
CN102840980A (zh) * 2012-09-06 2012-12-26 南京理工大学 滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置
CN104807417A (zh) * 2015-03-26 2015-07-29 北京工业大学 一种关于直线导轨平行度误差的快速测量方法
CN204740008U (zh) * 2015-04-08 2015-11-04 沈阳工业大学 大型机床床身导轨平行度测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105403189A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106323202B (zh) 一种直线进给系统的导轨直线度测量装置及方法
CN100573031C (zh) 导轨直线度检测装置
CN105698670B (zh) 一种机床导轨安装平面平行度的快速测量方法
CN106052599B (zh) 一种测量直线导轨精度的非接触式测量方法
CN105403189B (zh) 一种导轨平行度测量方法及装置
CN102927932B (zh) 基于复合微进给轴驱动的超长工件直线度检测装置
CN105091802A (zh) 一种基于激光测距传感器的便携式二维随动激光测量装置
CN103486995A (zh) 一种板材板形检测的装置及方法
CN204555931U (zh) 型材形状和尺寸测量装置
CN110906861B (zh) 一种导轨运动滚转角误差实时测量装置及方法
CN102840980A (zh) 滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置
CN106017366A (zh) 一种直线度综合检测装置
CN203569401U (zh) 轨道板板面平整度检查装置
CN106091992B (zh) 龙门镗铣床床身导轨平行度检测装置及检测方法
CN106382885A (zh) 滚动直线导轨副滑块型面精度测量装置
CN203024970U (zh) 滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置
CN204924205U (zh) 一种基于激光测距传感器的便携式二维随动激光测量装置
CN104913756A (zh) 双导轨直线与平行度测量装置及其测量方法
CN104251676A (zh) 三次元测量装置
CN106225738B (zh) 一种直线导轨精度检测装置及方法
CN104793258B (zh) 垂直向重力梯度测量系统
CN102564337A (zh) 影像测量机
CN103630098A (zh) 直线位移台运动平行度的非接触检测方法
CN205879134U (zh) 一种直线度综合检测装置
CN203615880U (zh) 一种折弯机滑块加工面的直线度检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171031

Termination date: 20191218

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee