CN105466381A - 一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法，包括检测台，检测台的台面上设置有直线导轨，所述直线导轨上设置有滑块，在滑块上设置有测量探头，所述测量探头上设置有4个测距传感器，4个所述测距传感器相互垂直且设置在同一平面内，所述滑块通过滚珠丝杆连接电机的转盘，所述电机的转动轴上设置有角度传感器，所述测距传感器、电机和角度传感器均连接有数据处理器，所述数据处理器连接有控制器，本发明通过几何计算步骤的引入，大大简化了现有技术中凹圆弧半径检测与圆弧度判定的方法，简化了过于复杂的设备，降低成本，非接触式测量，不会伤害产品表面；适用范围广，易操作，安全性高；检测精度高，效率高，非常适合在线检测。

Description

一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法。
背景技术
圆弧度是指圆弧的圆度，圆弧主要由弧长和圆弧半径决定，在弧长一定的情况下，圆弧半径决定圆弧弯曲程度（曲率），圆弧的圆度对于提高机械制造及安装精度、延长机器工作寿命具有非常重要的作用。因此，凹圆弧半径检测与圆弧度判定非常重要。现有技术中的凹圆弧半径检测与圆弧度判定的方法有很多，例如，用弓高弦长法测量圆弧半径、旋转法测量圆弧半径、坐标法测量圆弧半径、计算机扫图计算法和三坐标测量等，有的是接触式，且检测精度低，有的检测圆弧半径检测与圆弧度判定手段或相对应的装置设备结构过于复杂，设备大，且价格贵，针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法，用以解决上述问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，其特征在于：包括检测台，所述检测台的台面上设置有直线导轨，所述直线导轨上设置有滑块，在所述滑块上设置有测量探头，所述测量探头上设置有4个测距传感器，4个所述测距传感器相互垂直且设置在同一平面内，所述滑块的一侧设置有被测凹圆弧工件，滑块通过滚珠丝杆连接电机的转盘，所述电机的转动轴上设置有角度传感器，所述测距传感器、电机和角度传感器均连接有数据处理器，所述数据处理器连接有控制器。
进一步的，所述测距传感器为激光测距传感器。
进一步的，所述角度传感器为高精度角度传感器。
进一步的，所述直线导轨为标准直线导轨。
一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定方法，包括以下步骤：
1）在上述直线导轨（2）上标注出探头测量的至少3个位置点A、B、C，在被测凹圆弧工件上标注出待测量的至少3个位置点A1、B1、C1，将滑块移动到直线导轨（2）的A点上，并通过测距传感器（5）测量出AA1的长度值b；根据测距传感器检测原理分析，只有一个激光测距传感器与待测位置点切面垂直时，才能测出数值，若无显示数值，则安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至显示数值；
2）将滑块（3）在直线导轨（2）上移动AB距离的长度至另一点B上，AB长度值用a表示；安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至激光测距传感器显示数值，读出测距传感器（5）上测量的BB1长度值c，并读出角度传感器的测量角度θ；
3）通过引用几何推导得到计算公式，计算出待测凹圆弧半径值R，所述几何公式为R=-1/2*(b+c-c*cosθ-b*cosθ+(-(cosθ-1)*(2bc*cosθ-b2*cosθ-c2cosθ*+2a2+2bc-b2-c2))1/2)/(cosθ-1)；
4）重复步骤2）和3），测出每次长度值和角度，计算出多个凹圆弧半径值；
5）比较一个测量计算值和设计值，分析误差及产生原因，4个测距传感器互相垂直同一平面误差，及长度值和角度测量误差；
6）比较各次测量计算值与平均值，判定待测凹圆弧的圆弧度。
进一步的，步骤5）、6）中，将一个测量计算值和设计值进行比较，及比较各次测量计算值，判定圆弧度半径值，得到产品合格率。
本发明的有益效果：本发明通过几何计算步骤的引入，大大简化了现有技术中凹圆弧半径检测与圆弧度判定的方法，简化了过于复杂的设备，降低成本，非接触式测量，不会伤害产品表面；适用范围广，易操作，安全性高；检测精度高，效率高，非常适合在线检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定的测量示意图。
图中：
1、检测台；2、直线导轨；3、滑块；4、测量探头；5、测距传感器；6、滚珠丝杆；7、电机；8、转盘；9、角度传感器；10、数据处理器；11、控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，根据本发明实施例所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，包括检测台1，所述检测台1的台面上设置有直线导轨2，所述直线导轨2上设置有滑块3，在所述滑块3上设置有测量探头4，所述测量探头4上设置有4个测距传感器5，4个所述测距传感器5相互垂直且设置在同一平面内，所述滑块3的一侧设置有被测凹圆弧工件，滑块3通过滚珠丝杆6连接电机7的转盘8，所述电机7的转动轴上设置有角度传感器9，所述测距传感器5、电机7和角度传感器9均连接有数据处理器10，所述数据处理器10连接有控制器11。
进一步的，所述测距传感器5为激光测距传感器。
进一步的，所述角度传感器9为高精度角度传感器。
进一步的，所述直线导轨2为标准直线导轨。
如图3所示，一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定方法，包括以下步骤：
1）在上述直线导轨（2）上标注出探头测量的至少3个位置点A、B、C，在被测凹圆弧工件上标注出待测量的至少3个位置点A1、B1、C1，将滑块移动到直线导轨（2）的A点上，并通过测距传感器（5）测量出AA1的长度值b；根据测距传感器检测原理分析，只有一个激光测距传感器与待测位置点切面垂直时，才能测出数值，若无显示数值，则安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至显示数值；
2）将滑块（3）在直线导轨（2）上移动AB距离的长度至另一点B上，AB长度值用a表示；安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至激光测距传感器显示数值，读出测距传感器（5）上测量的BB1长度值c，并读出角度传感器的测量角度θ；
3）通过引用几何推导得到计算公式，计算出待测凹圆弧半径值R，所述几何公式为R=-1/2*(b+c-c*cosθ-b*cosθ+(-(cosθ-1)*(2bc*cosθ-b2*cosθ-c2cosθ*+2a2+2bc-b2-c2))1/2)/(cosθ-1)；
4）重复步骤2）和3），测出每次长度值和角度，计算出多个凹圆弧半径值，详见检测和判定的数值表，即表1；
5）比较一个测量计算值和设计值，分析误差及产生原因，4个测距传感器5互相垂直同一平面误差，及长度值和角度测量误差；
6）比较各次测量计算值与平均值，判定待测凹圆弧的圆弧度，详见检测和判定的数值表，即表1。
进一步的，步骤5）和6）中，将一个测量计算值和设计值进行比较，及比较各次测量计算值，判定圆弧度半径值，得到产品合格率。
表1为根据本方法对二凹圆弧进行检测和判定的数值表：
表1
本发明将测量探头置于被测凹圆弧中，转动测量探头测一数值、移动测量装置到另一位置点，转动测量探头一角度测一数值和角度、几何计算圆弧测量半径值、重复测出多个点、计算比较分析待测点、检测合格率与分析原因、比较判定圆弧度。本发明通过几何计算步骤的引入，大大简化了现有技术中凹圆弧半径检测与圆弧度判定的方法，简化了过于复杂的设备，降低成本。非接触式测量，不会伤害产品表面；适用范围广，易操作，安全性高；检测精度高，效率高，非常适合在线检测。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，其特征在于：包括检测台（1），所述检测台（1）的台面上设置有直线导轨（2），所述直线导轨（2）上设置有滑块（3），在所述滑块（3）上设置有测量探头（4），所述测量探头（4）上设置有4个测距传感器（5），4个所述测距传感器（5）相互垂直且设置在同一平面内，所述滑块（3）的一侧设置有被测凹圆弧工件，滑块（3）通过滚珠丝杆（6）连接电机（7）的转盘（8），所述电机（7）的转动轴上设置有角度传感器（9），所述测距传感器（5）、电机（7）和角度传感器（9）均连接有数据处理器（10），所述数据处理器（10）连接有控制器（11）。
2.根据权利要求1所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，其特征在于：所述测距传感器（5）为激光测距传感器。
3.根据权利要求1所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，其特征在于：所述角度传感器（9）为高精度角度传感器。
4.根据权利要求1所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定装置，其特征在于：所述直线导轨（2）为标准直线导轨。
5.一种凹圆弧半径检测与圆弧度判定方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在上述直线导轨（2）上标注出探头测量的至少3个位置点A、B、C，在被测凹圆弧工件上标注出待测量的至少3个位置点A1、B1、C1，将滑块移动到直线导轨（2）的A点上，并通过测距传感器（5）测量出AA1的长度值b；根据测距传感器检测原理分析，只有一个激光测距传感器与待测位置点切面垂直时，才能测出数值，若无显示数值，则安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至显示数值；
2）将滑块（3）在直线导轨（2）上移动AB距离的长度至另一点B上，AB长度值用a表示；安装有角度传感器的电机带动转动轴转动一个角度，直至激光测距传感器显示数值，读出测距传感器（5）上测量的BB1长度值c，并读出角度传感器的测量角度θ；
3）通过引用几何推导得到计算公式，计算出待测凹圆弧半径值R，所述几何公式为R=-1/2*(b+c-c*cosθ-b*cosθ+(-(cosθ-1)*(2bc*cosθ-b2*cosθ-c2cosθ*+2a2+2bc-b2-c2))1/2)/(cosθ-1)；
4）重复步骤2）和3），测出每次长度值和角度，计算出多个凹圆弧半径值；
5）比较一个测量计算值和设计值，分析误差及产生原因，4个测距传感器（5）互相垂直同一平面误差，及长度值和角度测量误差；
6）比较各次测量计算值与平均值，判定待测凹圆弧的圆弧度。
6.根据权利要求5所述的凹圆弧半径检测与圆弧度判定方法，其特征在于：步骤5）、6）中，将一个测量计算值和设计值进行比较，及比较各次测量计算值，判定圆弧度半径值，得到产品合格率。
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