CN110779471B

CN110779471B - 同轴度测量方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN110779471B
Application number: CN201911228311.2A
Authority: CN
Inventors: 彭龙; 李光军; 崔亚东; 汪大春
Original assignee: Beijing Honghui International Energy Technology Development Co ltd
Current assignee: Beijing Honghui International Energy Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN110779471A

Abstract

本发明提供一种同轴度测量方法、装置、设备及存储介质，属于同轴度测量技术领域。一种同轴度测量方法，应用于车床，车床的中心架附近设置有距离传感器，该方法包括：通过距离传感器获取车床加工工件围绕中心架旋转一周的原始距离数据；根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据；根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值；根据测量面的矢量值计算得到加工工件的同轴度。本发明可以及时对正在车床加工的工件进行测量，并且能提高同轴度测量的精度，降低测量误差。

Description

同轴度测量方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及同轴度测量技术领域，具体而言，涉及一种同轴度测量方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

目前，在车床生产工件的过程中，通常是需要测量工件的同轴度来判断该工件是否为合格产品。

现有技术中，测量工件的方法主要有两种，一种是通过在车床上安装打表机构对加工的工件实时测量，而另外一种是将加工完的工件从车床拿下来通过测量仪器进行三维测量。

但是，采用第一种测量方式，由于打表机构的安装容易存在误差，且在测试时精度不足，从而会导致测量的结果存在误差；而采用第二种测量方式则不能及时对正在车床加工的工件进行测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同轴度测量方法、装置、设备及存储介质，可以及时对正在车床加工的工件进行测量，并且能提高同轴度测量的精度，降低测量误差。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种同轴度测量方法，应用于车床，车床的中心架附近设置有距离传感器，该方法包括：

通过距离传感器获取车床加工工件围绕中心架旋转一周的原始距离数据；

根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据；

根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值；

根据测量面的矢量值计算得到加工工件的同轴度。

可选地，根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据，包括：

对原始距离数据按照预设单位相位进行频谱分析，得到预设单位相位对应的多个原始幅值；

根据预设单位相位、每个预设单位相位对应的多个原始幅值、以及预设标准圆模型中的幅值和相位的预设变化范围进行转换，得到每个预设单位相位的标准幅值。

可选地，根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值，包括：

将标准幅值与多个原始幅值中的任意一个原始幅值做差，得到变量差值；

累计变量差值的绝对值求和，得到和值；

根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型；

根据拟合圆模型的旋转中心和几何中心确定测量面的矢量值。

可选地，根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型，包括：

根据和值，确定和值最小时的变量差值，并根据变量差值确定对应做差的原始幅值；

根据做差的原始幅值，以及其对应的相位确定拟合圆模型。

本发明实施例的另一方面，提供一种同轴度测量装置，应用于车床，车床的中心架附近设置有距离传感器，装置包括：获取模块、标准化模块、矢量化模块以及计算模块。

获取模块，用于通过距离传感器获取车床加工工件围绕中心架旋转一周的原始距离数据。

标准化模块，用于根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据。

矢量化模块，用于根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值。

计算模块，用于根据测量面的矢量值计算得到加工工件的同轴度。

可选地，标准化模块具体用于：

可选地，矢量化模块具体用于：

累计变量差值的绝对值求和，得到和值；

根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型；

可选地，矢量化模块还用于：

根据做差的原始幅值，以及其对应的相位确定拟合圆模型。

本发明实施例的另一方面，提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述同轴度测量的方法的步骤。

本发明实施例的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述同轴度测量方法的步骤。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种同轴度测量方法、装置、设备及存储介质，可以通过距离传感器对正在车床加工的工件进行测量，并且经过标准化处理以及矢量化处理后可以提高同轴度测量的精度，进一步可以降低在测量过程中产生的误差，得到更加准确的同轴度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供车床的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的同轴度测量方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的矢量计算的示意图；

图4为本发明实施例提供的标准化处理的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的矢量化处理的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的确认拟合圆模型的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的同轴度测量装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本发明实施例提供车床的结构示意图，请参照图1，车床包括：驱动设备100、加工工件200、中心架300、传感器支架400。

其中，驱动设备100与中心架300机械连接，用于驱动中心架300旋转；加工工件200安装在在中心架300上；传感器支架400设置于驱动设备100的底部，用于固定距离传感器。

图2为本发明实施例提供的同轴度测量方法的流程示意图，请参照图2，本发明实施例提供一种同轴度测量方法，应用于车床，车床的中心架附近设置有距离传感器，该方法包括：

S10：通过距离传感器获取车床加工工件围绕中心架旋转一周的原始距离数据。

需要说明的是，距离传感器可以为激光距离传感器，距离传感器的固定端可以安装在车床的传感器支架上，测试端可以在车床的中心架附近并与其保持在同一水平高度上。在测试的过程中，中心架不停地旋转，距离传感器每隔一段时间进行一次距离的测量，并将测量的中心架旋转一周的距离数据存储起来，作为原始距离数据。

其中，距离传感器可以每秒钟进行1000次测量或者根据实际需求选择每秒钟的测量次数；原始距离数据可以是中心架旋转一周或者更多的整数周的距离数据，具体可以根据实际情况来设定。

S20：根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据。

需要说明的是，第一，预设标准圆模型可以是旋转中心和几何中心为同一个点的圆的模型。其中，旋转中心即为工件旋转时，围绕的中心；几何中心即为该圆形的几何圆心。

第二，原始距离数据可以经过处理得到幅值和相位的数据，进而根据原始距离数据的幅值和相位以及标准圆模型可以得到一组标准距离数据，即标准距离数据与原始距离数据之间有对应关系。

S30：根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值。

需要说明的是，根据标准距离数据与原始距离数据可以确定一个幅值和相位，从而根据确定的幅值和相位可以得到加工工件对应的测量面的矢量值。该矢量值表示的是该测量面中旋转中心相对几何中心的偏移程度。

S40：根据测量面的矢量值计算得到加工工件的同轴度。

需要说明的是，加工工件的测量面包括：至少两个基准面和至少一个待测面。

其中，在矢量计算的过程中，可以根据至少两个基准面的矢量值进行矢量叠加和矢量平均的处理，得到一个基准矢量值；并根据该基准矢量值，与一个待测面的矢量值进行矢量计算，可以得到一个同轴度矢量值；若选择测试了一个待测面，则得到的一个同轴度矢量值即为加工工件的同轴度；若选择测试了多个待测面，则得到的多个同轴度矢量值进行矢量叠加和矢量平均处理后的结果为加工工件的同轴度。上述基准面可以是中心架两端的截面，待测面可以是距离传感器测量的位置对应的截面。

示例地，图3为本发明实施例提供的矢量计算的示意图，请参照图3，本发明的实施例中OA为第一基准面的矢量，OB为第二基准面的矢量，OC为待测面的矢量，通过矢量计算(OA+OB)/2求出了OE，OE即为基准矢量值。然后进行矢量计算，用OC-OE＝EC，再把EC平移，使E点与O点重合，得到OG，矢量OG的大小即为待测面的同轴度矢量值。

本发明实施例提供的一种同轴度测量方法，可以通过距离传感器对正在车床加工的工件进行测量，并且经过标准化处理以及矢量化处理后可以提高同轴度测量的精度，进一步可以降低在测量过程中产生的误差，得到更加准确的同轴度。

图4为本发明实施例提供的标准化处理的流程示意图，请参照图4，本发明的实施例中，S20：根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据，包括：

S210：对原始距离数据按照预设单位相位进行频谱分析，得到预设单位相位对应的多个原始幅值。

需要说明的是，频谱分析可以是对原始距离数据进行FFT处理(快速傅里叶变换fast Fourier transform)，继而得到频谱图像，对频谱图像进行频谱分析可以得到预设单位相位对应的多个原始幅值。

S220：根据预设单位相位、每个预设单位相位对应的多个原始幅值、以及预设标准圆模型中的幅值和相位的预设变化范围进行转换，得到每个预设单位相位的标准幅值。

需要说明的是，首先提取频谱图像的主频，并根据主频获取相应的幅值与相位，并且根据预设标准圆模型中的幅值和相位的预设变换范围进行拟合，从而得到一组标准距离数据。其中，由于原始距离数据每秒钟经过了1000次测量，因此，原始距离数据对应的频谱数据中每个预设单位相位可能会对应有多个原始幅值，即频谱图像是相对离散化的图形；而经过提取主频处理后，得到的标准距离数据中的每个预设单位相位只对应有一个标准幅值。其中，预设单位相位可以是一个相位区间，在该相位区间对应有相应的幅值。

图5为本发明实施例提供的矢量化处理的流程示意图，请参照图5，本发明的实施例中，S30：根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值，包括：

S310：将标准幅值与多个原始幅值中的任意一个原始幅值做差，得到变量差值。

需要说明的是，由于标准距离数据中对应的每个单位相位的频谱数据只对应有一个幅值，而相应的原始距离数据中对应的每个单位相位的频谱数据中有多个对应幅值，可以任意选择多个对应幅值中的一个频谱数据与标准距离数据中对应的一个频谱数据进行差值处理，即二者相减，得到一个变量差值。相应的，对标准距离数据中每个单位相位的频谱数据进行上述差值处理，从而得到多个变量差值。

S320：累计变量差值的绝对值求和，得到和值。

需要说明的是，可以将多个变量差值的绝对值相加，得到和值。

S330：根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型。

其中，得到和值后，可以确定当和值最小时，对应的拟合圆模型。需要说明的是，拟合圆模型即为原始距离数据向标准距离数据拟合的模型圆。

S340：根据拟合圆模型的旋转中心和几何中心确定测量面的矢量值。

其中，拟合圆模型的旋转中心到几何中心的向量，即为该测量面的矢量值。

图6为本发明实施例提供的确认拟合圆模型的流程示意图，请参照图6，本发明的实施例中，S330：根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型，包括：

S331：根据和值，确定和值最小时的变量差值，并根据变量差值确定对应做差的原始幅值。

需要说明的是，根据和值的大小，找到当和值最小时，选择的变量差值，从而根据选择的变量差值确定原始距离数据中对应预设单位相位的原始幅值，即为做差的原始幅值。

S332：根据做差的原始幅值，以及其对应的相位确定拟合圆模型。

根据做差的原始幅值可以确定其对应的幅值和相位，继而可以根据对应的幅值和相位确定拟合圆模型。

图7为本发明实施例提供的同轴度测量装置的结构示意图，请参照图7，本发明实施例的另一方面，提供一种同轴度测量装置，应用于车床，车床的中心架附近设置有距离传感器，装置包括：获取模块510，标准化模块520，矢量化模块530以及计算模块540。

获取模块510，用于通过距离传感器获取车床加工工件围绕中心架旋转一周的原始距离数据。

标准化模块520，用于根据预设标准圆模型对原始距离数据进行转换，得到标准距离数据。

矢量化模块530，用于根据标准距离数据以及原始距离数据，进行矢量化处理，得到加工工件测量面的矢量值。

计算模块540，用于根据测量面的矢量值计算得到加工工件的同轴度。

可选地，标准化模块520具体用于：

对原始距离数据按照预设单位相位进行频谱分析，得到预设单位相位对应的多个原始幅值；根据预设单位相位、每个预设单位相位对应的多个原始幅值、以及预设标准圆模型中的幅值和相位的预设变化范围进行转换，得到每个预设单位相位的标准幅。

可选地，矢量化模块530具体用于：

将标准幅值与多个原始幅值中的任意一个原始幅值做差，得到变量差值；累计变量差值的绝对值求和，得到和值；根据和值，确定和值最小时对应的拟合圆模型；根据拟合圆模型的旋转中心和几何中心确定测量面的矢量值。

可选地，矢量化模块530还用于：

根据和值，确定和值最小时的变量差值，并根据变量差值确定对应做差的原始幅值；根据做差的原始幅值，以及其对应的相位确定拟合圆模型。

图8为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，请参照图8，本发明实施例的另一方面，提供一种计算机设备，包括：存储器610、处理器620，存储器610中存储有可在处理器620上运行的计算机程序，处理器620执行计算机程序时，实现上述同轴度测量的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种同轴度测量装置、设备及存储介质，可以通过距离传感器对正在车床加工的工件进行测量，并且经过标准化处理以及矢量化处理后可以提高同轴度测量的精度，进一步可以降低在测量过程中产生的误差，得到更加准确的同轴度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种同轴度测量方法，应用于车床，其特征在于，所述车床的中心架附近设置有距离传感器，所述方法包括：

通过所述距离传感器获取所述车床的加工工件围绕所述中心架旋转一周的原始距离数据；

根据预设标准圆模型对所述原始距离数据进行转换，得到标准距离数据；

根据所述标准距离数据以及所述原始距离数据，进行矢量化处理，得到所述加工工件测量面的矢量值；

根据所述测量面的矢量值计算得到所述加工工件的同轴度；

所述根据预设标准圆模型对所述原始距离数据进行转换，得到标准距离数据，包括：

对所述原始距离数据按照预设单位相位进行频谱分析，得到所述预设单位相位对应的多个原始幅值；

根据所述预设单位相位、每个预设单位相位对应的多个原始幅值、以及预设标准圆模型中的幅值和相位的预设变化范围进行转换，得到每个预设单位相位的标准幅值；

所述根据所述标准距离数据以及所述原始距离数据，进行矢量化处理，得到所述加工工件测量面的矢量值，包括：

将所述标准幅值与多个原始幅值中的任意一个原始幅值做差，得到变量差值；

累计所述变量差值的绝对值求和，得到和值；

根据所述和值，确定所述和值最小时对应的拟合圆模型；

根据所述拟合圆模型的旋转中心和几何中心确定所述测量面的矢量值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述和值，确定所述和值最小时对应的拟合圆模型，包括：

根据所述和值，确定所述和值最小时的变量差值，并根据所述变量差值确定对应做差的原始幅值；

根据所述做差的原始幅值，以及其对应的相位确定所述拟合圆模型。

3.一种同轴度测量装置，应用于车床，其特征在于，所述车床的中心架附近设置有距离传感器，所述装置包括：获取模块、标准化模块、矢量化模块以及计算模块；

所述获取模块，用于通过所述距离传感器获取所述车床的加工工件围绕所述中心架旋转一周的原始距离数据；

所述标准化模块，用于根据预设标准圆模型对所述原始距离数据进行转换，得到标准距离数据；

所述矢量化模块，用于根据所述标准距离数据以及所述原始距离数据，进行矢量化处理，得到所述加工工件测量面的矢量值；

所述计算模块，用于根据所述测量面的矢量值计算得到所述加工工件的同轴度；

所述标准化模块具体用于：

所述矢量化模块具体用于：

累计所述变量差值的绝对值求和，得到和值；

根据所述和值，确定所述和值最小时对应的拟合圆模型；

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述矢量化模块还用于：

5.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述权利要求1或2所述的方法的步骤。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1或2所述方法的步骤。