CN108895980A - 一种圆锥孔轮廓的检测装置及其检测方法 - Google Patents

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杨浩轩
郭大伟
梁栋
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Abstract

本发明属于工件尺寸检测技术领域，尤其涉及一种圆锥孔轮廓的检测装置，包括激光位移传感器、检测平台和设置在检测平台上的旋转运动组件、夹紧组件和线性运动组件，所述旋转运动组件用于控制工件绕工件的圆锥孔中心轴线旋转，所述夹紧组件用于夹紧工件，所述线性运动组件上滑动设置有对中调整组件，所述线性运动组件用于控制对中调整组件在Y方向的升降，所述对中调整组件用于调整激光位移传感器的位置，使得激光位移传感器在线性运动组件的驱动下其射出点沿圆锥孔的中心轴线移动，所述射出点射出的光路与圆锥孔的中心轴线具有夹角。

Description

一种圆锥孔轮廓的检测装置及其检测方法
技术领域
本发明属于工件尺寸检测技术领域，尤其涉及一种圆锥孔轮廓的检测装置及其检测方法。
背景技术
圆锥孔在机械零件中十分常见，根据不同的加工精度要求，一般是在数控车床或数控磨床上加工完成。涉及到圆锥孔的配合有以下优点：(1)具有自动对心功能；(2)配合间隙(过盈量)可以方便地调整；(3)具有自锁功能，同时可以传递一定的扭矩。
目前，对于圆锥孔轮廓的尺寸检测，主要采用角度检测专用工具、游标卡尺等工具，以手工检测为主，检测效率非常低。
发明内容
为解决现有技术存在的圆锥孔轮廓的尺寸检测以手工检测为主，检测效率非常低的问题，本发明提供一种圆锥孔轮廓的检测装置及其检测方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种圆锥孔轮廓的检测装置，包括激光位移传感器、检测平台和设置在检测平台上的旋转运动组件、夹紧组件和线性运动组件，所述旋转运动组件用于控制工件绕工件的圆锥孔中心轴线旋转，所述夹紧组件用于夹紧工件，所述线性运动组件上滑动设置有对中调整组件，所述线性运动组件用于控制对中调整组件在Y方向的升降，所述对中调整组件用于调整激光位移传感器的位置，使得激光位移传感器在线性运动组件的驱动下其射出点沿圆锥孔的中心轴线移动，所述射出点射出的光路与圆锥孔的中心轴线具有夹角。
作为优选，所述旋转运动组件包括旋转平台和第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在检测平台的下方，所述旋转平台上向下延伸有安装轴，所述安装轴转动穿过检测平台，并与第一驱动电机的输出轴固定连接，所述旋转平台沿其中心线旋转。旋转平台沿其中心线旋转，便于工件在旋转平台上的定位，结构简单可靠，成本较低。
作为优选，所述夹紧组件包括夹紧气缸和具有弧形凹槽的V型定位块，所述夹紧气缸固定设置在检测平台上，所述V型定位块固定设置在夹紧气缸的活塞杆上，所述弧形凹槽朝向夹紧气缸活塞杆的运动方向，所述旋转平台的两侧均设置有夹紧气缸和V型定位块，两个所述V型定位块的弧形凹槽相对。弧形凹槽便于与工件配合将工件夹紧，适用范围广。
进一步地，所述线性运动组件包括导向支架、丝杆和螺母滑块，所述导向支架固定设置在检测平台上，所述丝杆的两端转动设置在导向支架上，所述丝杆垂直于检测平台，所述螺母滑块与丝杆配合滑动，所述对中调整组件与螺母滑块固定连接，所述丝杆的一端设有第二驱动电机。结构简单可靠，螺母滑块沿丝杠直线升降，精度高，成本低，操作方便快捷。
进一步地，所述对中调整组件包括第一导向板和第二导向板，所述第一导向板的一端与螺母滑块固定连接，所述第二导向板与第一导向板滑动连接，所述激光位移传感器通过安装板与第二导向板滑动连接，所述安装板与第二导向板分别沿X方向和Z方向滑动。安装板与第二导向板分别沿X方向和Z方向滑动，实现激光位移传感器在X方向和Z方向的滑动，方便调整激光位移传感器的位置，使得射出点与圆锥孔的中心轴线对中。
圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法：
先调整激光位移传感器的位置，使其射出点与圆锥孔的中心轴线对中；
激光位移传感器的射出点射出的光路与圆锥孔的中心轴线的夹角为α，激光位移传感器射出的光路打在圆锥孔的内壁上的光点，根据激光位移传感器测得的该光点到射出点的光线长度为L，计算得出该光点的坐标，激光位移传感器在线性运动组件的驱动下其射出点沿圆锥孔的中心轴线移动，计算出圆锥孔一条母线上若干光点的各坐标；
旋转运动组件带动工件转动后停止，激光位移传感器在线性运动组件的驱动下其射出点沿圆锥孔的中心轴线移动，计算出圆锥孔下一条母线上若干光点的各坐标，重复上述步骤，计算出圆锥孔若干条母线上各光点的各坐标，拟合出圆锥孔的轮廓图形。
进一步地，激光位移传感器的射出点与圆锥孔的中心轴线对中前，将工件放置于旋转运动组件上，使工件的旋转中心与工件的圆锥孔中心轴线重合，夹紧组件将工件夹紧，再通过对中调整组件调整激光位移传感器的位置，使得激光位移传感器在线性运动组件的驱动下其射出点沿圆锥孔的中心轴线移动。
进一步地，旋转运动组件带动工件每次转动10度。即检测圆锥孔的36条母线上各光点到圆锥孔中心轴线的距离和到射出点的高度，保证拟合出的圆锥孔轮廓图形的精度，同时缩短检测的时间，提高检测效率。
有益效果：本发明通过计算出圆锥孔若干条母线上各光点到圆锥孔中心轴线的距离和到射出点的高度，拟合出圆锥孔的轮廓图形，检测精度高，检测效率高，且检测装置结构简单可靠，成本较低，检测方法快捷高效，避免了人工检测带来的测量误差。
附图说明
图1是本发明圆锥孔轮廓的检测装置的立体结构示意图；
图2是本发明圆锥孔轮廓的检测装置的局部剖视示意图；
图3是本发明圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法的原理示意图；
图中1、激光位移传感器，11、射出点，12、光点，2、检测平台，31、旋转平台，311、安装轴，32、第一驱动电机，33、轴承，34、联轴器，41、夹紧气缸，42、V型定位块，421、弧形凹槽，51、导向支架，52、丝杆，53、螺母滑块，54、第二驱动电机，61、第一导向板，62、第二导向板，63、安装板，7、工件，71、圆锥孔，α、光路与圆锥孔的中心轴线的夹角，L、光点到射出点的光线长度，r、光点到圆锥孔中心轴线的距离，h、光点到射出点的竖直高度。
具体实施方式
实施例
如图1～3所示，一种圆锥孔轮廓的检测装置，包括激光位移传感器1、检测平台2和设置在检测平台2上的旋转运动组件、夹紧组件和线性运动组件，所述旋转运动组件用于控制工件7绕工件7的圆锥孔71中心轴线旋转，所述夹紧组件用于夹紧工件7，所述线性运动组件上滑动设置有对中调整组件，所述线性运动组件用于控制对中调整组件在Y方向的升降，所述对中调整组件用于调整激光位移传感器1的位置，使得激光位移传感器1在线性运动组件的驱动下其射出点11沿圆锥孔71的中心轴线移动，所述射出点11射出的光路与圆锥孔71的中心轴线具有夹角，射出点11为激光位移传感器1上射出光点12的部位，发射出的光点12形成光路。
所述旋转运动组件包括旋转平台31和第一驱动电机32，所述第一驱动电机32固定在检测平台2的下方，所述旋转平台31上向下延伸有安装轴311，所述安装轴311通过轴承33转动穿过检测平台2，并通过联轴器34与第一驱动电机32的输出轴固定连接，所述旋转平台31沿其中心线旋转。所述夹紧组件包括夹紧气缸41和具有弧形凹槽421的V型定位块42，所述夹紧气缸41固定设置在检测平台2上，所述V型定位块42固定设置在夹紧气缸41的活塞杆上，所述弧形凹槽421朝向夹紧气缸41活塞杆的运动方向，所述旋转平台31的两侧均设置有夹紧气缸41和V型定位块42，两个所述V型定位块42的弧形凹槽421相对。
所述线性运动组件包括导向支架51、丝杆52和螺母滑块53，所述导向支架51固定设置在检测平台2上，所述丝杆52的两端转动设置在导向支架51上，所述丝杆52垂直于检测平台2，所述螺母滑块53与丝杆52配合滑动，所述对中调整组件与螺母滑块53固定连接，所述丝杆52的一端设有第二驱动电机54。所述对中调整组件包括第一导向板61和第二导向板62，所述第一导向板61的一端与螺母滑块53固定连接，所述第二导向板62与第一导向板61滑动连接，所述激光位移传感器1通过安装板63与第二导向板62滑动连接，所述安装板63与第二导向板62分别沿X方向和Z方向滑动。
圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法：
先将工件7放置于旋转平台31上，使工件7的旋转中心与工件7的圆锥孔71中心轴线重合，夹紧气缸41驱动V型定位块42将工件7夹紧，再通过对中调整组件调整激光位移传感器1的位置，使得激光位移传感器1在线性运动组件的驱动下其射出点11沿圆锥孔71的中心轴线移动，调整过程如下：
螺母滑块53带动激光位移传感器1位于圆锥孔71上方，激光位移传感器1的射出点11射出的光路与圆锥孔71的中心轴线具有设定的夹角，手动移动第二导向板62和安装板63的位置，使射出点11射出的光点12打在圆锥孔71的内壁上，得到圆锥孔71内壁上的光点12到射出点11的斜线距离，第一驱动电机32慢速驱动旋转平台31转动，得到圆锥孔71内壁上的下一光点12到射出点11的斜线距离，若两次的斜线距离有误差，手动移动第二导向板62和安装板63的位置，使激光位移传感器1的射出点11位于圆锥孔71的中心轴线上，第一驱动电机32慢速驱动旋转平台31转动，重复调整第二导向板62和安装板63的位置直至射出点11处于中心检测位置的公差范围内；
如图3所示，激光位移传感器1的射出点11射出的光路与圆锥孔71的中心轴线的夹角为α，激光位移传感器1射出的光路打在圆锥孔71的内壁上的光点12，根据激光位移传感器1测得的该光点12到射出点11的光线长度为L，计算得出该光点12的坐标，即，圆锥孔71内壁上的光点12到圆锥孔71中心轴线的距离为r、圆锥孔71内壁上的光点12到射出点11的竖直高度为h，r＝L*sinα，h＝L*cosα，激光位移传感器1在线性运动组件的驱动下其射出点11沿圆锥孔71的中心轴线移动，计算出圆锥孔71一条母线上若干光点12的各坐标；
夹紧组件松开工件7，旋转运动组件带动工件7转动10度后停止，夹紧组件再将工件7夹紧，激光位移传感器1在线性运动组件的驱动下其射出点11沿圆锥孔71的中心轴线移动，计算出圆锥孔71下一条母线上若干光点12的各坐标；
重复上述步骤，计算出圆锥孔71若干条母线上各光点12的各坐标，拟合出圆锥孔71的轮廓图形；
检测完成后，夹紧气缸41驱动V型定位块42松开工件7，并取走检测好的工件7，激光位移传感器1回到设定的原点，尺寸检测前需要对激光位移传感器1进行标定。

Claims (8)

1.一种圆锥孔轮廓的检测装置，其特征在于：包括激光位移传感器(1)、检测平台(2)和设置在检测平台(2)上的旋转运动组件、夹紧组件和线性运动组件，所述旋转运动组件用于控制工件(7)绕工件(7)的圆锥孔(71)中心轴线旋转，所述夹紧组件用于夹紧工件(7)，所述线性运动组件上滑动设置有对中调整组件，所述线性运动组件用于控制对中调整组件在Y方向的升降，所述对中调整组件用于调整激光位移传感器(1)的位置，使得激光位移传感器(1)在线性运动组件的驱动下其射出点(11)沿圆锥孔(71)的中心轴线移动，所述射出点(11)射出的光路与圆锥孔(71)的中心轴线具有夹角。
2.根据权利要求1所述的圆锥孔轮廓的检测装置，其特征在于：所述旋转运动组件包括旋转平台(31)和第一驱动电机(32)，所述第一驱动电机(32)固定在检测平台(2)的下方，所述旋转平台(31)上向下延伸有安装轴(311)，所述安装轴(311)转动穿过检测平台(2)，并与第一驱动电机(32)的输出轴固定连接，所述旋转平台(31)沿其中心线旋转。
3.根据权利要求2所述的圆锥孔轮廓的检测装置，其特征在于：所述夹紧组件包括夹紧气缸(41)和具有弧形凹槽(421)的V型定位块(42)，所述夹紧气缸(41)固定设置在检测平台(2)上，所述V型定位块(42)固定设置在夹紧气缸(41)的活塞杆上，所述弧形凹槽(421)朝向夹紧气缸(41)活塞杆的运动方向，所述旋转平台(31)的两侧均设置有夹紧气缸(41)和V型定位块(42)，两个所述V型定位块(42)的弧形凹槽(421)相对。
4.根据权利要求1所述的圆锥孔轮廓的检测装置，其特征在于：所述线性运动组件包括导向支架(51)、丝杆(52)和螺母滑块(53)，所述导向支架(51)固定设置在检测平台(2)上，所述丝杆(52)的两端转动设置在导向支架(51)上，所述丝杆(52)垂直于检测平台(2)，所述螺母滑块(53)与丝杆(52)配合滑动，所述对中调整组件与螺母滑块(53)固定连接，所述丝杆(52)的一端设有第二驱动电机(54)。
5.根据权利要求4所述的圆锥孔轮廓的检测装置，其特征在于：所述对中调整组件包括第一导向板(61)和第二导向板(62)，所述第一导向板(61)的一端与螺母滑块(53)固定连接，所述第二导向板(62)与第一导向板(61)滑动连接，所述激光位移传感器(1)通过安装板(63)与第二导向板(62)滑动连接，所述安装板(63)与第二导向板(62)分别沿X方向和Z方向滑动。
6.根据权利要求1～5所述的任一种圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法，其特征在于：
先调整激光位移传感器(1)的位置，使其射出点(11)与圆锥孔(71)的中心轴线对中；
激光位移传感器(1)的射出点(11)射出的光路与圆锥孔(71)的中心轴线的夹角为α，激光位移传感器(1)射出的光路打在圆锥孔(71)的内壁上的光点(12)，根据激光位移传感器(1)测得的该光点(12)到射出点(11)的光线长度为L，计算得出该光点(12)的坐标，激光位移传感器(1)在线性运动组件的驱动下其射出点(11)沿圆锥孔(71)的中心轴线移动，计算出圆锥孔(71)一条母线上若干光点(12)的各坐标；
旋转运动组件带动工件(7)转动后停止，激光位移传感器(1)在线性运动组件的驱动下其射出点(11)沿圆锥孔(71)的中心轴线移动，计算出圆锥孔(71)下一条母线上若干光点(12)的各坐标，重复上述步骤，计算出圆锥孔(71)若干条母线上各光点(12)的各坐标，拟合出圆锥孔(71)的轮廓图形。
7.根据权利要求6所述的圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法，其特征在于：激光位移传感器(1)的射出点(11)与圆锥孔(71)的中心轴线对中前，将工件(7)放置于旋转运动组件上，使工件(7)的旋转中心与工件(7)的圆锥孔(71)中心轴线重合，夹紧组件将工件(7)夹紧，再通过对中调整组件调整激光位移传感器(1)的位置，使得激光位移传感器(1)在线性运动组件的驱动下其射出点(11)沿圆锥孔(71)的中心轴线移动。
8.根据权利要求6所述的圆锥孔轮廓的检测装置的检测方法，其特征在于：旋转运动组件带动工件(7)每次转动10度。
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