CN109373961B - 一种六方轴直线度检测装置与数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六方轴直线度检测装置与数据处理方法。三组结构相同的测量装置两两呈60º安装在弧形的安装板上，且三个轴心线相交于六方轴理想中心；滚轮轴承各自紧贴在六方轴的三个面上。安装板通过滑块在导轨上滑动，测量装置从导轨一头运动到另一头测得相对误差数据，即将六方轴旋转180度，又测得相对误差数据，即将相对面的相对误差数据按顺序相减得到的相对误差数据除以2即为六方轴轴心在三个方向上的偏移量，显示在120º相间的三坐标系上；所得到的直观数据，把三轴坐标直观数据进行坐标转换转为直角坐标系坐标，从而得到偏移轴心的位置坐标。本发明具有保护传感器、延长使用寿命，检测快，可以直接得到直观的截面偏移数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种直线度检测装置，具体说是涉及一种六方轴直线度检测装置与数据处理方法。
技术背景
水泵六方轴是应用于水泵的旋转轴，直线度要求较高。然而生产出来的轴直线度达不到要求，必须通过后期矫直。早期传统的矫直方式是通过经验进行人工矫直，矫直质量全凭经验，质量得不到保证。后来就有了一系列的矫直机。
矫直机是一种对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直的设备。矫直机通过电动缸对棒材等进行挤压使其改变直线度。矫直之前，首先要做的就是要对待矫直的轴进行直线度检测，了解了弯曲形态才能进一步的进行矫直。
发明内容
本发明的内容在于提供一种六方轴直线度检测装置与数据处理方法，并与后续的矫直工序配合，完成对六方轴的矫直工作。
本发明采用的技术方案是：
一、一种六方轴直线度检测装置：
本发明有三组结构相同的测量装置，安装在弧形的安装板侧面，三个测量装置上的传感器的伸缩杆轴心线两两呈60°，且三个轴心线相交于六方轴理想中心；
每组测量装置均包括：传感器、夹块、传感器模块底板、微型滑台模组、轴承滚轮固定支架、弹簧和轴承滚轮；传感器通过夹块固定在传感器模块底板的一端，微型滑台模组的滑块固定在传感器模块底板的另一端，轴承滚轮固定在轴承滚轮固定支架的一端，轴承滚轮固定支架的另一端固定在微型滑台模组的导轨上，传感器的伸缩杆轴心线与轴承滚轮的轴心线相交于一点，传感器滑杆外套有一个弹簧，弹簧的一端抵住传感器，另一端抵住微型滑台模组的导轨；三组结构相同的测量装置分别紧贴六方轴的一个面，传感器的伸缩杆处于测量范围中间，安装板上部两侧的滑块分别与各自的导轨构成导轨副；
两条导轨和丝杠支撑在基座的两侧，丝杠与安装板上的螺母构成螺旋副，装在基座一侧上方的第二电机带动丝杠旋转，安装板能沿两条导轨左右滑动，六方轴两端分别支撑在气爪卡盘中，装在基座一侧下方的第一电机带动该侧的气爪卡盘旋转。
当安装板沿两条导轨左右滑动，即从六方轴一头走向另一头走完全程，六方轴检测完三个面直线度相对误差数据后，第一电机带动气爪卡盘将六方轴旋转180°，三组测量装置返程检测六方轴的剩余的三个面。
二、一种六方轴直线度检测装置的相对误差数据处理方法：
系统工作时，六方轴轴向划分多个数据采集点，传感器行走一次将六方轴的1，2，3面数据采集点的相对误差数据得到，回程又将六方轴的4，5，6面数据采集点的相对误差数据得到，将相对误差数据进行处理，即将相对面的相对误差数据按顺序相减——2-5，4-1，6-3，得到的相对误差数据除以2即为数据采集点六方轴轴心在图1(b)中A、B、C方向上相对应的偏移量，即为oa，ob，oc；这是所得到的直观数据，把三轴坐标直观数据进行坐标转换转为直角坐标系坐标，从而得到偏移轴心的位置坐标，转换过程如下：
假设轴心偏移矢量为OO'长度为l，∠O'OA大小为θ，
则根据几何关系可知在直角坐标内有：
x′＝l·sinθ
y′＝l·cosθ
在120°三坐标内有：
a＝l·cos＝y′ (1)
(3)-(2)得
(1)-(2)-(3)得
转换为矩阵形式为
即测量到的直观数据，通过此矩阵直接转化为直角坐标系坐标，并得出实际轴心的坐标位置。
本发明具有的有益效果是:
1)保护传感器，减小摩擦，消除对传感器的径向力，延长使用寿命。测头直接接触六方轴表面，避免了传感器测头直接接触工件从而对测头产生磨损，减小使用寿命。另外，六方轴的棱边在旋转时会对测头产生径向力，如果传感器测头直接接触，不仅测头磨损，而且测头的测杆也会与导向柱产生摩擦。长期下去就会影响测量精度，增大误差。所以，测头的使用承担了六方轴带来的径向力以及滚动时的摩擦，传感器测头只需与装置定点接触，只受轴向力，不存在摩擦，从而大大延长了传感器的使用寿命。
2)对传感器进行限位，防止位移过大受力过大对传感器造成所坏。THK的LS1027型号的微型滑台模组的行程是13mm，而传感器的测量以及活动范围是14mm，如果不进行限位，测量对象的位移大于14mm毫米时，则在传感器的轴向会有一个比较大的轴向力，在受力过大的情况下就会对传感器造成不可逆的损坏，轻则影响精度，重则直接不能使用。而此发明使用微型滑台模组，将被测对象的位移通过导轨传递给传感器，可以将被测对象的位移限制在13mm之内，且受力过大时，力全部作用在微型滑台模组上，传感器不会受力，且位移在测量范围之内。这样就保护了传感器免受损坏。
3)可以根据相应算法直接得到六方轴任意截面中心在直角坐标系中相对于理想中心的偏移位置以及偏移距离。将传感器检测到的六个面的数据，将3对相平行的面对称位置的数据代入上述的算法中，可以直接得到结果。
附图说明
图1是坐标转换原理图。
图2是发明主体结构示意图。
图3是发明主体结构轴侧示意图。
图4是发明整体结构俯视图。
图5是发明整体结构主视图。
图6是发明整体结构侧视图。
图中：1、传感器，2、安装板，3、夹块，4、传感器模块底板，5、微型滑台模组，6、轴承滚轮固定支架，7、弹簧，8、轴承滚轮，9、六方轴，10、导轨，11、气爪卡盘，12、第一电机，13、第二电机，14、基座，15、丝杠。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明有三组结构相同的测量装置，安装在弧形的安装板2侧面，三个测量装置上的传感器1的伸缩杆轴心线两两呈60°，且三个轴心线相交于六方轴理想中心。
每组测量装置均包括：传感器1、夹块3、传感器模块底板4、微型滑台模组5、轴承滚轮固定支架6、弹簧7和轴承滚轮8；传感器1通过夹块3固定在传感器模块底板4的一端，微型滑台模组5的滑块固定在传感器模块底板4的另一端，轴承滚轮8固定在轴承滚轮固定支架6的一端，轴承滚轮固定支架6的另一端固定在微型滑台模组5的导轨上，传感器1的伸缩杆轴心线与轴承滚轮8的轴心线相交于一点，传感器滑杆外套有一个弹簧7，弹簧7的一端抵住传感器1，另一端抵住微型滑台模组5的导轨；三组结构相同的测量装置分别紧贴六方轴9的一个面，传感器1的伸缩杆处于测量范围中间，安装板2上部两侧的滑块分别与各自的导轨10构成导轨副；
两条导轨10和丝杠15支撑在基座14的两侧，丝杠15与安装板2上的螺母构成螺旋副，装在基座14一侧的上方第二电机13带动丝杠15旋转，安装板2能沿两条导轨10左右滑动，六方轴9两端分别支撑在气爪卡盘15中，装在基座14一侧下方的第一电机12带动该侧的气爪卡盘11旋转。
当弧形安装板2沿两条导轨10左右滑动，即从六方轴9一头走向另一头走完全程，六方轴9检测完三个面直线度相对误差数据后，第一电机12带动气爪卡盘11将六方轴旋转180°，三组测量装置返程检测六方轴的剩余的三个面。
检测完六个面的相对误差数据，把对称位置的数据按照说明书的算法进行处理，即可得到对应截面中心在在直角坐标系中的偏移位置以及偏移距离，并可上传计算机，在软件处理下反映在屏幕上。
传感器将六方轴六个面的相对误差数据检测到的相对误差数据处理方法：
系统工作时，控制系统根据六方轴的规格将六方轴长度等距划分为若干个数据采集点，即电机旋转一定的角度采集一次数据，且各个面采集点位置一致。如图1(a)中所示，传感器1行走一次将六方轴9的1，2，3面相对误差数据得到，回程又将六方轴的4，5，6面相对误差数据得到，将相对误差数据进行处理，即将分割点处相对面的相对误差数据按顺序相减——2-5，4-1，6-3，得到的差值除以2即为采集点处六方轴轴心在120°相间的三坐标系A、B、C方向上相对应的偏移量，如图1(b)所示，即为oa，ob，oc；这是所得到的直观数据，然后把三轴坐标直观数据进行坐标转换转为直角坐标系坐标，从而得到偏移轴心的位置坐标，转换过程如下：
如图1(b)所示，假设轴心偏移矢量为OO'长度为l，∠O'OA大小为θ，
则根据几何关系可知在直角坐标内有：
x′＝l·sinθ
y′＝l·cosθ
在120°三坐标内有：
a＝l·cos＝y′ (1)
(3)-(2)得
(1)-(2)-(3)得
转换为矩阵形式为
即测量到的直观数据，通过此矩阵直接转化为直角坐标系坐标，并得出实际轴心的坐标位置。
Claims (1)
1.一种六方轴直线度检测装置的数据处理方法，该检测装置有三组结构相同的测量装置，安装在弧形的安装板(2)侧面，三个测量装置上的传感器(1)的伸缩杆轴心线两两呈60°，且三个轴心线相交于六方轴理想中心；
每组测量装置均包括：传感器(1)、夹块(3)、传感器模块底板(4)、微型滑台模组(5)、轴承滚轮固定支架(6)、弹簧(7)和轴承滚轮(8)；传感器(1)通过夹块(3)固定在传感器模块底板(4)的一端，微型滑台模组(5)的滑块固定在传感器模块底板(4)的另一端，轴承滚轮(8)固定在轴承滚轮固定支架(6)的一端，轴承滚轮固定支架(6)的另一端固定在微型滑台模组(5)的导轨上，传感器(1)的伸缩杆轴心线与轴承滚轮(8)的轴心线相交于一点，传感器滑杆外套有一个弹簧(7)，弹簧(7)的一端抵住传感器(1)，另一端抵住微型滑台模组(5)的导轨；三组结构相同的测量装置分别紧贴六方轴(9)的一个面，传感器(1)的伸缩杆处于测量范围中间，安装板(2)上部两侧的滑块分别与各自的导轨(10)构成导轨副；
两条导轨(10)和丝杠(15)支撑在基座(14)的两侧，丝杠(15)与安装板(2)上的螺母构成螺旋副，装在基座(14)一侧的上方第二电机(13)带动丝杠(15)旋转，安装板(2)能沿两条导轨(10)左右滑动，六方轴(9)两端分别支撑在气爪卡盘(15)中，装在基座(14)一侧下方的第一电机(12)带动该侧的气爪卡盘(11)旋转；
当安装板(2)沿两条导轨(10)左右滑动，即从六方轴(9)一头走向另一头走完全程，六方轴(9)检测完三个面直线度相对误差数据后，第一电机(12)带动气爪卡盘(11)将六方轴旋转180°，三组测量装置返程检测六方轴的剩余的三个面；
其特征在于，该检测装置的数据处理方法是：传感器(1)行走一次将六方轴(9)的1，2，3面相对误差数据得到，回程又将六方轴(9)的4，5，6面相对误差数据得到后，将相对误差数据进行处理，即将相对面的相对误差数据按顺序相减——2-5，4-1，6-3，得到的相对误差数据除以2即为六方轴轴心在A、B、C方向上的偏移量，显示在120°相间的三坐标系上即为oa，ob，oc；这是所得到的直观数据，把三轴坐标直观数据进行坐标转换转为直角坐标系坐标，从而得到偏移轴心的位置坐标；
假设轴心偏移矢量为OO'长度为l，∠O'OA大小为θ，
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