CN110617756B - 接触式配流盘平面度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触式配流盘平面度检测装置及方法。本发明通过将测头与压紧模块都提拉起来，安装配流盘至待检位置，直线电机控制压紧模块下降，直至配流盘被压紧，然后控制数显千分表提拉杆电机下降，使其压到被测工件，获得测量数据，同时，反面电机上顶，获得测量数据，再将两组数据传入电脑。若需增加测量点，提拉压紧模块，再手动旋转配流盘，使得数显千分表组所测点与之前不同。平面度误差评定依据最小包容区域中的交叉准则。本发明能实现自动读数，多点同时测量，正反面同时测量，价格较低且测量速度快。

Description

接触式配流盘平面度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种适用于平面度测量的检测装置，特别涉及一种适用于接触式配流盘平面度测量的检测装置。

背景技术

配流盘是挖掘机液压系统中的一个重要零部件，其平面度情况会影响液压系统的功耗与使用寿命，进而影响挖掘机的正常工作。为防止平面度较差的配流盘流入后续挖掘机的装配生产从而造成挖掘机不能正常工作，配流盘出厂时需经过严格的平面度检测。

目前，相关企业对配流盘平面度的检测主要通过人工操作百分表完成，先将百分表的表杆底部压住配流盘，读取百分表的表针指示值，手动移动百分表的位置，再读取百分表的表针指示值，多次测量得到若干百分表值，将检测结果传入电脑，并进行平面度评定。随着配流盘形状日益复杂化，以及科技的快速发展，实际应用中对配流盘的平面度检测提出了更高更新的要求，甚至要求平面度误差达到5μm，这就要求生产企业对每个配流盘进行检测，然而传统的检测方法效率低下，工人劳动强度大，长期工作后视觉疲劳易出差错，检测结果可靠性较差，已无法满足采购商对产品质量检验的要求和企业自身转型发展的需求。

因此，研制一套可对配流盘的平面度误差进行接触式平面度检测的装置显得尤为重要，可快速完成配流盘的平面度检测，并将检测结果存入数据库，提升和完善企业的产品质量检测能力与质量追溯管理体系。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于配流盘平面度检测的检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明中的检测装置包括传感器及其固定安装模块、压紧模块、测杆提拉模块、数据处理与显示模块以及实验台模块。

所述配流盘置于工作台上，所述电动直线位移平台固定在桌面上，将铝合金横梁固定在相应的电动直线位移平台滑块上，所述两电动直线位移平台用以压紧配流盘或提拉数显千分表提拉盘，带动数显千分表组上下移动。

所述传感器及其固定安装模块由铝合金立架、数显千分表、数显千分表安装盘、安装盘固定板与千分表固定块构成，所述传感器及其固定安装模块上下对称，各装有6个数显千分表，所述安装盘固定板与千分表固定块用于数显千分表与数显千分表安装盘的固定。

所述压紧模块包括电动直线位移平台、铝合金横梁和三角压紧件，所述电动直线位移平台用于通过铝合金横梁，带动三角压紧件向下移动，压紧配流盘。所述测杆提拉模块，由电动直线位移平台、铝合金横梁和数显千分表提拉盘构成，上下对称，所述电动直线位移平台用于通过铝合金横梁，带动数显千分表提拉盘，可使数显千分表组整体上移，以便放入配流盘，且数显千分表组测得数值可实时显示，并导入电脑，实现多点同时测量；且上、下表面可同时测量，减少测量时间。

所述数据处理与显示模块用于接触式配流盘平面度检测装置数据测量后，平面度误差评定，且将最终平面度误差结果显示在电脑上。所述实验台模块用于放置直线电动位移平台、铝合金架以及配流盘。

利用上述装置对配流盘平面度进行接触式检测的方法如下：

第一步，将测头与压紧模块都提拉起来，安装配流盘至待检位置。第二步，利用直线电机控制压紧模块下降，直至配流盘被压紧。第三步，控制数显千分表提拉杆电机下降，使其压到被测工件，获得测量数据，同时，反面电机上顶，获得测量数据，再将两组数据传入电脑。若需增加测量点，提拉压紧模块，再手动旋转配流盘，使得数显千分表组所测点与之前不同，测点加密，减小了平面度评定误差，增大了该检测装置的可靠性。第四步，将各数显千分表安装误差补偿到测得值上，再利用最小包容区域中的交叉准则进行平面拟合，得到各测点相对于拟合平面的差值，然后将各测点相对于拟合平面的差值带入各自数显千分表误差补偿关系，最后得到正反两面各自差值的最大值f_max与最小值f_min，平面度误差f即为最大值f_max与最小值f_min之差，即f＝f_max-f_min。

所述装置的配流盘直径为120mm左右，布点数选择根据国标推荐，选用12点进行布点测量。以国标为参考，本方法的布点方式选用圆环形布点方式一。

所述检测方法中，单个数显千分表的标定，采用量块组合法进行数显千分表的标定。首先将标准量块1置于桌面上，数显千分表初始位移读数X₁，再将标准量块2研合到标准量块1上，标准量块2标准高度为h₁，此时数显千分表读数为X₂。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₂-X₁，记为△₁。第二步，将标准量块2取下，将标准量块3研合到标准量块1上，标准量块3的标准高度为h₂，此时数显千分表读数为X₃。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₃-X₁，记为△₂。根据标准量块2和3的标准值h₁、h₂及其所带来的数显千分表位移读数变化量的比较，通过两点标定法(△₁,h₁)，(△₂,h₂)得到如下补偿关系，且每个数显千分表都需要进行标定。

数显千分表组安装位置高低的补偿，采用保证数显千分表安装盘垂直，数显千分表组测量距离同一块标准平晶的距离，得到各数显千分表值，即可得到数显千分表组安装位置高低的补偿值t_i(i＝1,2，…，24)。

接触式配流盘平面度检测装置需要用平晶对测量装置精度进行验证，判断其是否符合5μm的要求。标准平晶选用平面度误差为0.05μm标准平晶。

数显千分表组合使用一段时间后，需要对测头磨损进行补偿，各测头磨损情况不一致，只需要将被测工件换为标准平晶，得到数显千分组测头高低的补偿值进行补偿。

与背景技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中采用数显千分表检测配流盘的平面度误差，价格较低且数据可以直接导出。

本发明中采用6个数显千分表固定在千分表安装盘上同时测量，可以多点同时测量，测量速度较快。

本发明中采用上下表面同时测量，可以达到正反面同时测量的目的。

本发明中，若需增加测量点，可提拉压紧模块，手动旋转配流盘，加密测点，减小装置检测可靠性。

通过数显千分表的标定和数显千分表组安装高低的补偿，可提高精度。

附图说明

图1是本发明的接触式配流盘平面度检测装置立体结构图。

图2是本发明的接触式配流盘平面度检测装置测量图。

图3是本发明的压紧模块结构图。

图4是本发明对传感器及其固定安装模块连接示意图。

图5是本发明的测杆提拉模块结构图。

图6是本发明的数显千分表结构图。

图7是本发明的布点图。

图8是本发明的数显千分表补偿原理图。

图9是本发明的平面度误差补偿计算流程图。

图10是本发明的溯源路径图。

具体实施方式

如图1、2所示，将配流盘4置于工作台1上，电动直线位移平台3、9、10固定在桌面上，将铝合金横梁固定在相应的电动直线位移平台滑块上，电动直线位移平台3滑块用以压紧配流盘，电动直线位移平台9、10滑块用以提拉数显千分表提拉盘，带动数显千分表组上下移动。

如图3所示，压紧模块电机14带动联轴器12，使滑块11带动铝合金横梁5、三角压紧件15上下运动，电机向上运动便于安装被测工件，电机向下运动便于压紧被测工件。

如图4所示，传感器及其固定安装模块由铝合金立架2、数显千分表7、数显千分表安装盘8、安装盘固定板17与千分表固定块18构成。数显千分表安装盘8通过安装盘固定板17固定在铝合金立架2上，数显千分表7通过千分表固定块18，使其垂直固定在数显千分表安装盘8上。

如图5所示，所述测杆提拉模块由电动直线位移平台9、铝合金横梁5和数显千分表提拉盘6构成。测杆提拉模块电机14带动联轴器12，使滑块11带动铝合金横梁5、数显千分表提拉盘6上下运动，数显千分表提拉盘6带动数显千分表组上下运动，可适应不同厚度被测工件。

如图6所示，数显千分表由提拉杆19、表头20和测头21构成。

如图7所示，本发明测量一个圆周，数显千分表每60°安装一个，两侧数显千分表组同时向上、下移动，同时测量12个点，数据传入两个数据库中，由于测量点过少，需要手动旋转配流盘，加密测点，再测量12个点的数值，即正反面都获得12个测量点，经过计算可得到配流盘两个平面的平面度误差。

如图8所示，标定数显千分表时，首先将标准量块1置于气浮转台上，数显千分表初始位移读数X₁，再将标准量块2研合到标准量块1上，标准量块2标准高度为h₁，此时数显千分表读数为X₂。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₂-X₁，记为△₁。然后将标准量块2取下，将标准量块3研合到标准量块1上，标准量块3的标准高度为h₂，此时数显千分表读数为X₃。则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₃-X₁，记为△₂。由标准量块2、3的标准值及其所带来数显千分表位移读数变化量的比较，通过两点标定法(△₁,h₁)，(△₂,h₂)得到如下补偿关系，各测头都有一个如下所示的补偿关系，且每个数显千分表都需要进行标定。

如图9所示，测量时，首先根据布点图测得各点的值m₁，m₂,…,m₁₂,n₁,n₂,…,n₁₂，然后由各数显千分表安装误差t_i补偿各数显千分表的测得值，补偿后进行最小包容区域法拟合平面，得到各点与拟合平面的差值△m₁，△m₂,…,△m₁₂,△n₁,△n₂,…,△n₁₂，再将差值代入数显千分表误差的补偿关系，得到相应的差值f₁,f₂,…f₁₂,f₁₃,f₁₄,…,f₂₄，然后分别找到正反面的f_max，f_min,由公式f＝f_max-f_min得到两个平面的平面度误差值。

如图10所示，对本发明装置中使用的数显千分表进行定期校准，从而可使配流盘平面度检测结果溯源至国家长度基准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种接触式配流盘平面度检测装置，其特征在于：包括传感器及其固定安装模块、压紧模块、测杆提拉模块、压紧模块、数据处理与显示模块以及实验台模块；

所述压紧模块包括电动直线位移平台、铝合金横梁和三角压紧件，所述电动直线位移平台用于通过铝合金横梁，带动三角压紧件向下移动，压紧配流盘；

所述配流盘置于工作台上，所述电动直线位移平台固定在桌面上，将铝合金横梁固定在相应的电动直线位移平台滑块上，所述电动直线位移平台用以压紧配流盘或提拉数显千分表提拉盘，带动数显千分表组上下移动；

所述传感器及其固定安装模块由铝合金立架、数显千分表、数显千分表安装盘、安装盘固定板与千分表固定块构成，所述传感器及其固定安装模块上下对称，各装有6个数显千分表，所述安装盘固定板与千分表固定块用于数显千分表与数显千分表安装盘的固定；

所述测杆提拉模块，由电动直线位移平台、铝合金横梁和数显千分表提拉盘构成，上下对称，所述电动直线位移平台用于通过铝合金横梁，带动数显千分表提拉盘，使数显千分表组整体上移，以便放入配流盘，且数显千分表组测得数值实时显示，并导入电脑，实现多点同时测量；且上、下表面同时测量，减少测量时间；

所述数据处理与显示模块用于装置数据测量后，数据补偿与平面度误差评定，且将最终平面度误差结果显示在电脑上；所述实验台模块用于放置直线电动位移平台、铝合金架以及配流盘。

2.一种接触式配流盘平面度的检测方法，采用权利要求1所述的装置来实现，其特征在于：第一步，将测头与压紧模块都提拉起来，安装配流盘至待检位置；第二步，利用直线电机控制压紧模块下降，直至配流盘被压紧；第三步，控制数显千分表提拉杆电机下降，使其压到被测工件，获得测量数据，同时，反面电机上顶，获得测量数据，再将两组数据传入电脑；若需增加测量点，提拉压紧模块，再手动旋转配流盘，使得数显千分表组所测点与之前不同，测点加密，减小了平面度评定误差；平面度误差评定依据最小包容区域中的交叉准则，得到各测点相对于拟合平面的差值，进一步得到差值的最大值f_max与最小值f_min，平面度误差f即为最大值f_max与最小值f_min之差。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：配流盘直径为120mm，布点数为12点进行布点测量。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：单个数显千分表的标定，采用量块组合法进行数显千分表的标定；第一步，将标准量块1置于桌面上，数显千分表初始位移读数X₁，再将标准量块2研合到标准量块1上，标准量块2标准高度为h₁，此时数显千分表读数为X₂；则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₂-X₁，记为△₁；第二步，将标准量块2取下，将标准量块3研合到标准量块1上，标准量块3的标准高度为h₂，此时数显千分表读数为X₃；则相对于初始位移读数X₁，其位移变化量为X₃-X₁，记为△₂；根据标准量块2和3的标准值h₁、h₂及其所带来的数显千分表位移读数变化量的比较，通过两点标定法(△₁,h₁)，(△₂,h₂)得到各自补偿关系，且每个数显千分表都需要进行标定；

数显千分表组安装位置高低的补偿，采用保证数显千分表安装盘垂直，数显千分表组测量距离同一块标准平晶的距离，得到各数显千分表值，即得到各数显千分表安装位置高低的补偿值t_i，i＝1,2，…，24。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：接触式配流盘平面度检测装置需要用平晶对测量装置精度进行验证，判断其是否符合5μm的要求；标准平晶选用平面度误差为0.05μm标准平晶。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：数显千分表组合使用一段时间后，需要对测头磨损进行补偿，各测头磨损情况不一致，只需要将被测工件换为标准平晶，得到数显千分组测头高低的补偿值进行补偿。