CN110044313A - 基于传感技术的轴类零件测量装置及其测量方法 - Google Patents

基于传感技术的轴类零件测量装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械加工测量技术领域，尤其涉及一种基于传感技术的轴类零件测量装置，包括基座、龙门测量架、第一测量尺、第二测量尺、信号调理器和计算机，龙门测量架的底端沿X方向与基座滑动连接，第一测量尺和第二测量尺分别沿Z方向滑动设置在龙门测量架的两侧，第一测量尺上固定设置有第一传感器，第二测量尺上固定设置有第二传感器，基座上设置有用于装夹待测轴的固定顶尖和滑动顶尖，待测轴的轴线朝向X方向，待测轴位于第一传感器和第二传感器之间，且第一传感器和第二传感器的连线与待测轴的轴线垂直；信号调理器用于接收第一传感器和第二传感器传送的信号，并进行信号的放大和过滤，信号调理器通过数据处理器与计算机电连接。

Description

基于传感技术的轴类零件测量装置及其测量方法
技术领域
本发明属于机械加工测量技术领域，尤其涉及一种基于传感技术的轴类零件测量装置及其测量方法。
背景技术
随着各项技术的不断进步，传统的工件检测装置已经很难满足行业的需求，如今，对于一些精度要求很高的工件检测不仅对零件的尺寸、形位公差和粗糙度等要求很高，而且对于检测的效率也相当注重。而传统的量具如游标卡尺、百分表、千分尺等测量误差大，因此这类量具已经不能满足精度高、效率高、可靠性高的精密零件的检测。而国外，由于对计算机技术、传感技术以及自动控制技术的应用，其检测技术得到了大幅度的进步，同时也出现了许许多多新型的检测装置以及测量方法。由于加工制造技术的不断提高，这就给测量装置和测量方法提出了更高的要求，即测量装置和测量方法要能提高生产效率、节约生产成本并提高生产质量。当前，有一些高精密的测量装置，比如三坐标测量仪，其测量精度高、测量速度快，但是对环境要求特别高，也需要工作人员具备一些理论基础和操作能力，价格还比较贵，不适合推广。本发明提供一种基于传感技术的轴类零件测量装置通过利用传感器测量轴类零件的同轴度以及轴径，达到操作简单，计算简单，结果精确，使用范围较广，有一定的市场推广前景。
发明内容
为解决现有技术存在的如使用游标卡尺、百分表、千分尺等传统量具测量轴类零件的同轴度和轴径，存在操作繁复和测量精度不高的问题，本发明提供一种基于传感技术的轴类零件测量装置及其测量方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种基于传感技术的轴类零件测量装置，包括基座、龙门测量架、第一测量尺、第二测量尺、信号调理器和计算机，所述龙门测量架的底端沿X方向与基座滑动连接，所述第一测量尺和第二测量尺分别沿Z方向滑动设置在龙门测量架的两侧，所述第一测量尺上固定设置有第一传感器，所述第二测量尺上固定设置有第二传感器，所述基座上设置有用于装夹待测轴的固定顶尖和滑动顶尖，所述待测轴的轴线朝向X方向，所述待测轴位于第一传感器和第二传感器之间，且所述第一传感器和第二传感器的连线与待测轴的轴线垂直；
所述信号调理器用于接收第一传感器和第二传感器传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器通过数据处理器与所述计算机电连接。
作为优选，该轴类零件测量装置还包括n型连接件，所述n型连接件包括横杆和位于横杆两侧的连杆，两侧的所述连杆分别与第一测量尺和第二测量尺固定连接。n型连接件便于第一测量尺和第二测量尺同时沿Z方向滑动，简化操作步骤，同时提高第一测量尺和第二测量尺的定位精度。
作为优选，所述第一测量尺上设置有用于锁定第一测量尺的第一锁紧装置，所述第二测量尺上设置有用于锁定第二测量尺的第二锁紧装置。第一锁紧装置和第二锁紧装置的设置便于测量过程中第一测量尺和第二测量尺的锁紧定位，提高该测量装置的可靠性和稳定性。
作为优选，所述第一锁紧装置包括第一锁紧螺钉，当所述第一锁紧螺钉在第一测量尺上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架接触，所述第二锁紧装置包括第二锁紧螺钉，当所述第二锁紧螺钉在第二测量尺上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架接触。
作为优选，所述龙门测量架的两侧沿Z方向均刻设有大刻度，所述第一测量尺和第二测量尺上沿Z方向均刻设有与大刻度配合的小刻度。大刻度和小刻度配合形成类似于游标卡尺结构，读数更加精准，提高该测量装置的测量精度。
进一步地，所述基座的两侧沿X方向均开设有第一滑槽，所述第一滑槽的两侧沿X方向均开设有第一导向槽，所述龙门测量架的底端向内延伸有与第一滑槽配合的第一滑台，所述第一滑台的两侧向外延伸有与第一导向槽配合的第一导向台。第一滑槽和第一导向槽的开设，提高龙门测量架沿X方向的滑动精度，同时提高该测量装置的测量精度。
进一步地，所述龙门测量架的两侧沿Y方向均开设有第二滑槽，所述第二滑槽的两侧沿Y方向均开设有第二导向槽，所述第一测量尺和第二测量尺上均向外延伸有与第二滑槽配合的第二滑台，所述第二滑台的两侧向外延伸有与第二导向槽配合的第二导向台。第二滑槽和第二导向槽的开设，提高第一测量尺和第二测量尺沿Y方向的滑动精度，同时提高该测量装置的测量精度。
进一步地，所述基座上设置有固定支座，所述固定顶尖与固定支座固定连接，所述基座上沿X方向滑动设置有滑动支座，所述滑动支座上设置有用于锁定滑动支座的第三锁紧装置，所述滑动顶尖固定设置在滑动支座上，且所述滑动顶尖和固定顶尖相对设置。滑动顶尖和固定顶尖配合夹持住待测轴，装夹方便，装夹精度高。
进一步地，所述第一传感器和第二传感器均选用距离传感器。
一种如上所述的基于传感技术的轴类零件测量装置的测量方法，包括如下步骤：
(a)通过固定顶尖和滑动顶尖将待测轴沿X方向定位在基座上；
(b)调整第一测量尺和第二测量尺在Z方向的位置，使得第一传感器和第二传感器与待测轴Z方向的上半部分对齐，且保证第一传感器和第二传感器在Z方向处于同一高度，此时沿X方向滑动龙门测量架，第一传感器和第二传感器沿轴向扫描待测轴，第一传感器和第二传感器的检测信号输送至信号调理器，信号调理器再通过数据处理器将检测信号输送至计算机；
(c)从上至下滑动第一测量尺和第二测量尺在Z方向的下一位置，且保证第一传感器和第二传感器在Z方向处于同一高度，再重复步骤(b)；
(d)重复步骤(c)，直至测完待测轴在Z方向的上半部分至下半部分，每一轴段的每一高度计算机会接收到两组信号，将两组信号通过计算机处理，得到此时轴段上的距离，将该轴段各高度上通过计算机得到的数值进行比较，最大的就是当前轴段的轴径；
(e)对比各轴段的轴径，比较其中的最大和最小的轴径的差值是否在同轴度公差范围之内，如果不在，说明同轴度不符合要求，反之，则符合。
有益效果：本发明的基于传感技术的轴类零件测量装置，利用了距离传感器、信号调理器和数据处理器等新技术检测方式，其中距离传感器的信息通过信号调理器和数据处理器的处理，能够检测轴类零件的同轴度和轴径，与传统技术相比，其检测精度高、数据准确，与其他一些高精密的测量仪器相比，其结构简单、成本较低；本发明的基于传感技术的轴类零件测量装置，由于采用传感技术，所以测量更加高效，操作更加简单，数学运算更加简单，结果更加精确，节省了更多的时间，使用范围较广，有一定的市场推广前景。
附图说明
图1是本发明基于传感技术的轴类零件测量装置的立体结构示意图；
图2是图1中A的局部放大示意图；
图3是图1中B的局部放大示意图；
图4是图1中C的局部放大示意图；
图5是本发明基于传感技术的轴类零件测量装置的第二测量尺和龙门测量架的装配爆炸示意图；
图6是本发明基于传感技术的轴类零件测量装置的后视示意图；
图7是本发明基于传感技术的轴类零件测量装置的测量方法的原理示意图；
图中：1基座，1-1、第一滑槽，1-2、第一导向槽，1-3、燕尾槽，2、龙门测量架，2-1、第一滑台，2-2、第一导向台，2-3、第二滑槽，2-4、第二导向槽，3、第一测量尺，3-1、第二滑台，3-2、第二导向台，4、第二测量尺，5、信号调理器，6、数据处理器，7、计算机，8、第一传感器，9、第二传感器，10-1、固定顶尖，10-2、滑动顶尖，10-3、固定支座，10-4、滑动支座，10-4-1、燕尾滑块，11、n型连接件，11-1、横杆，11-2、连杆，12-1、第一锁紧螺钉，13-1、第二锁紧螺钉，14-1、第三锁紧螺钉，15-1、大刻度，15-2、小刻度，16、待测轴。
具体实施方式
实施例
如图1～6所示，一种基于传感技术的轴类零件测量装置，包括基座1、龙门测量架2、第一测量尺3、第二测量尺4、信号调理器5和计算机7，所述龙门测量架2的底端沿X方向与基座1滑动连接，所述第一测量尺3和第二测量尺4分别沿Z方向滑动设置在龙门测量架2的两侧，X方向和Z方向为相互垂直的坐标轴方向，为了提高测量精度，所述龙门测量架2的两侧沿Z方向均刻设有大刻度15-1，所述第一测量尺3和第二测量尺4上沿Z方向均刻设有与大刻度15-1配合的小刻度15-2；所述第一测量尺3上固定设置有第一传感器8，所述第二测量尺4上固定设置有第二传感器9，所述第一传感器8和第二传感器9均选用距离传感器，所述基座1上设置有用于装夹待测轴16的固定顶尖10-1和滑动顶尖10-2，所述待测轴16的轴线朝向X方向，所述待测轴16位于第一传感器8和第二传感器9之间，且所述第一传感器8和第二传感器9的连线与待测轴16的轴线垂直；
如图7所示，所述信号调理器5用于接收第一传感器8和第二传感器9传送的信号，所述信号调理器5包括放大电路和滤波电路，可以对信号进行放大和滤波处理，将调理的信号传输到数据处理器6，所述信号调理器5选用IEPE系列的信号调理器5，所述数据处理器6的输入端和信号调理器5的输出端电连接，所述数据处理器6的输出端和计算机7电连接，通过计算机7显示第一传感器8和第二传感器9的数值，所述数据处理器6包含A/D转换器，数据处理器6将接收的电信号转换为数字信号，这样计算机7才能直接处理接收的数据；
如图1所示，为了便于第一测量尺3和第二测量尺4同时沿Z方向滑动，该轴类零件测量装置还包括n型连接件11，所述n型连接件11包括横杆11-1和位于横杆11-1两侧的连杆11-2，两侧的所述连杆11-2分别与第一测量尺3和第二测量尺4固定连接。
如图1、2、3和5所示，为了提高该测量装置测量过程中的稳定性和可靠性，所述第一测量尺3上设置有用于锁定第一测量尺3的第一锁紧装置，所述第二测量尺4上设置有用于锁定第二测量尺4的第二锁紧装置。具体地，所述第一锁紧装置包括第一锁紧螺钉12-1，第一锁紧螺钉12-1与第一测量尺3螺纹连接在，当所述第一锁紧螺钉12-1在第一测量尺3上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架2接触，所述第二锁紧装置包括第二锁紧螺钉13-1，第二锁紧螺钉13-1与第二测量尺4上螺纹连接，当所述第二锁紧螺钉13-1在第二测量尺4上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架2接触。
如图1～6所示，为了进一步提高测量精度，所述基座1的两侧沿X方向均开设有第一滑槽1-1，所述第一滑槽1-1的两侧沿X方向均开设有第一导向槽1-2，所述龙门测量架2的底端向内延伸有与第一滑槽1-1配合的第一滑台2-1，所述第一滑台2-1的两侧向外延伸有与第一导向槽1-2配合的第一导向台2-2；所述龙门测量架2的两侧沿Y方向均开设有第二滑槽2-3，所述第二滑槽2-3的两侧沿Y方向均开设有第二导向槽2-4，所述第一测量尺3和第二测量尺4上均向外延伸有与第二滑槽2-3配合的第二滑台3-1，所述第二滑台3-1的两侧向外延伸有与第二导向槽2-4配合的第二导向台3-2。
如图1和图6所示，为了便于装夹待测轴16和提高装夹精度，所述基座1上设置有固定支座10-3，所述固定顶尖10-1与固定支座10-3固定连接，所述基座1上沿X方向滑动设置有滑动支座10-4，具体地，所述基座1上开设有燕尾槽1-3，所述滑动支座10-4上延伸有与燕尾槽1-3滑动配合的燕尾滑块10-4-1，所述滑动顶尖10-2固定设置在滑动支座10-4上，且所述滑动顶尖10-2和固定顶尖10-1相对设置，所述滑动支座10-4上设置有用于锁定滑动支座10-4的第三锁紧装置，所述第三锁紧装置包括设置在滑动支架两侧的第三锁紧螺钉14-1，第三锁紧螺钉14-1与滑动支架螺纹连接，当所述第三锁紧螺钉14-1在滑动支架上旋紧定位时，其尾端与基座1接触。
如图1图和图7所示，一种上述的基于传感技术的轴类零件测量装置的测量方法，包括如下步骤：
(a)通过固定顶尖10-1和滑动顶尖10-2将待测轴16沿X方向定位在基座1上，此时拧紧第三锁紧螺钉14-1将滑动支架锁紧定位在基座1上；
(b)调整第一测量尺3和第二测量尺4在Z方向的位置后，并拧紧第一锁紧螺钉12-1和第二锁紧螺钉13-1将第一测量尺3和第二测量尺4锁紧定位在龙门测量架2上，使得第一传感器8和第二传感器9与待测轴16Z方向的上半部分(或下半部分)对齐，且保证第一传感器8和第二传感器9在Z方向处于同一高度，此时沿X方向滑动龙门测量架2，第一传感器8和第二传感器9沿轴向扫描待测轴16，第一传感器8和第二传感器9的检测信号输送至信号调理器5，两组检测信号经过信号调理器5的放大和过滤后，再通过数据处理器6转换为数字信号后，输送至计算机7；
(c)从上至下(或从下至上)滑动第一测量尺3和第二测量尺4在Z方向的下一位置后，并拧紧第一锁紧螺钉12-1和第二锁紧螺钉13-1将第一测量尺3和第二测量尺4锁紧定位在龙门测量架2上，且保证第一传感器8和第二传感器9在Z方向处于同一高度，此时沿X方向滑动龙门测量架2，第一传感器8和第二传感器9沿轴向扫描待测轴16，第一传感器8和第二传感器9的检测信号输送至信号调理器5，两组检测信号经过信号调理器5的放大和过滤后，再通过数据处理器6转换为数字信号后，输送至计算机7；
(d)重复步骤(c)，直至测完待测轴16在Z方向的上半部分至下半部分(或上半部分至下半部分)，每一轴段的每一高度计算机7会接收到两组信号，将两组信号通过计算机7处理，得到此时轴段上的距离，将该轴段各高度上通过计算机7得到的数值进行比较，最大的就是当前轴段的轴径；
(e)对比各轴段的轴径，比较其中的最大和最小的轴径的差值是否在同轴度公差范围之内，如果不在，说明同轴度不符合要求，反之，则符合。

Claims (10)

1.一种基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：包括基座(1)、龙门测量架(2)、第一测量尺(3)、第二测量尺(4)、信号调理器(5)和计算机(7)，所述龙门测量架(2)的底端沿X方向与基座(1)滑动连接，所述第一测量尺(3)和第二测量尺(4)分别沿Z方向滑动设置在龙门测量架(2)的两侧，所述第一测量尺(3)上固定设置有第一传感器(8)，所述第二测量尺(4)上固定设置有第二传感器(9)，所述基座(1)上设置有用于装夹待测轴(16)的固定顶尖(10-1)和滑动顶尖(10-2)，所述待测轴(16)的轴线朝向X方向，所述待测轴(16)位于第一传感器(8)和第二传感器(9)之间，且所述第一传感器(8)和第二传感器(9)的连线与待测轴(16)的轴线垂直；
所述信号调理器(5)用于接收第一传感器(8)和第二传感器(9)传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器(5)通过数据处理器(6)与所述计算机(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：该轴类零件测量装置还包括n型连接件(11)，所述n型连接件(11)包括横杆(11-1)和位于横杆(11-1)两侧的连杆(11-2)，两侧的所述连杆(11-2)分别与第一测量尺(3)和第二测量尺(4)固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述第一测量尺(3)上设置有用于锁定第一测量尺(3)的第一锁紧装置，所述第二测量尺(4)上设置有用于锁定第二测量尺(4)的第二锁紧装置。
4.根据权利要求3所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述第一锁紧装置包括第一锁紧螺钉(12-1)，当所述第一锁紧螺钉(12-1)在第一测量尺(3)上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架(2)接触，所述第二锁紧装置包括第二锁紧螺钉(13-1)，当所述第二锁紧螺钉(13-1)在第二测量尺(4)上旋紧定位时，其尾端与龙门测量架(2)接触。
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述龙门测量架(2)的两侧沿Z方向均刻设有大刻度(15-1)，所述第一测量尺(3)和第二测量尺(4)上沿Z方向均刻设有与大刻度(15-1)配合的小刻度(15-2)。
6.根据权利要求1所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述基座(1)的两侧沿X方向均开设有第一滑槽(1-1)，所述第一滑槽(1-1)的两侧沿X方向均开设有第一导向槽(1-2)，所述龙门测量架(2)的底端向内延伸有与第一滑槽(1-1)配合的第一滑台(2-1)，所述第一滑台(2-1)的两侧向外延伸有与第一导向槽(1-2)配合的第一导向台(2-2)。
7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述龙门测量架(2)的两侧沿Y方向均开设有第二滑槽(2-3)，所述第二滑槽(2-3)的两侧沿Y方向均开设有第二导向槽(2-4)，所述第一测量尺(3)和第二测量尺(4)上均向外延伸有与第二滑槽(2-3)配合的第二滑台(3-1)，所述第二滑台(3-1)的两侧向外延伸有与第二导向槽(2-4)配合的第二导向台(3-2)。
8.根据权利要求1、2、3、4或6所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述基座(1)上设置有固定支座(10-3)，所述固定顶尖(10-1)与固定支座(10-3)固定连接，所述基座(1)上沿X方向滑动设置有滑动支座(10-4)，所述滑动支座(10-4)上设置有用于锁定滑动支座(10-4)的第三锁紧装置，所述滑动顶尖(10-2)固定设置在滑动支座(10-4)上，且所述滑动顶尖(10-2)和固定顶尖(10-1)相对设置。
9.根据权利要求1、2、3、4或6所述的基于传感技术的轴类零件测量装置，其特征在于：所述第一传感器(8)和第二传感器(9)均选用距离传感器。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的基于传感技术的轴类零件测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)通过固定顶尖(10-1)和滑动顶尖(10-2)将待测轴(16)沿X方向定位在基座(1)上；
(b)调整第一测量尺(3)和第二测量尺(4)在Z方向的位置，使得第一传感器(8)和第二传感器(9)与待测轴(16)Z方向的上半部分对齐，且保证第一传感器(8)和第二传感器(9)在Z方向处于同一高度，此时沿X方向滑动龙门测量架(2)，第一传感器(8)和第二传感器(9)沿轴向扫描待测轴(16)，第一传感器(8)和第二传感器(9)的检测信号输送至信号调理器(5)，信号调理器(5)再通过数据处理器(6)将检测信号输送至计算机(7)；
(c)从上至下滑动第一测量尺(3)和第二测量尺(4)在Z方向的下一位置，且保证第一传感器(8)和第二传感器(9)在Z方向处于同一高度，再重复步骤(b)；
(d)重复步骤(c)，直至测完待测轴(16)在Z方向的上半部分至下半部分，每一轴段的每一高度计算机(7)会接收到两组信号，将两组信号通过计算机(7)处理，得到此时轴段上的距离，将该轴段各高度上通过计算机(7)得到的数值进行比较，最大的就是当前轴段的轴径；
(e)对比各轴段的轴径，比较其中的最大和最小的轴径的差值是否在同轴度公差范围之内，如果不在，说明同轴度不符合要求，反之，则符合。
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