CN110954021B - 基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置，包括主机底座、回转平台、翻转夹持部件、两极光栅扫描双球测头部件、径向轴、垂直轴、切向轴运动机构组成。该测头部件采用两极光栅扫描双球测头结构。该测头部件配合四轴运动平台及翻转夹持部件实现汽车空调涡旋压缩机涡旋盘关键形位尺寸的快速高效且精确的在线测量，该装置可有效避免测量过程中干涉的发生，工件通过一次装夹，建立起涡旋盘工件的坐标基准，检测软件通过采用改进的基于极坐标的极半径误差数学模型完成涡旋盘内外旋线的轮廓度等关键测量项目的快速分析。该设备可用于涡旋盘生产线上形位误差的快速检测，检测结果直接反应加工误差，可及时控制加工精度。

Description

基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置

技术领域

本发明属于精密测量领域，具体涉及一种基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置。

背景技术

汽车空调中的涡旋压缩机是一种利用容腔容积变化来实现气体压缩的流体机械，属于容积式压缩机，包括动、定涡旋盘，主轴和机架等主要零件。而压缩机工作腔内气体的密封完全依靠动、定涡旋盘的啮合精度来控制，其中动、静涡旋盘的啮合间隙直接导致压缩腔的径向和轴向泄漏，进而影响到涡旋压缩机的运行平稳性、噪音、功率等工作性能和使用效率。通过对涡旋压缩机的动、定涡旋盘的测量来保证了涡旋压缩机的生产效率和工作性能。

由于涡旋盘在加工后需要对其进行精度检测。目前涡旋盘零件一般采用三坐标测量机进行检测，检测效率较低，过程繁琐，在检测过程中常会出现测量干涉现象，造成测量中断。本发明在工件一次装夹情况下，提供一套方便可靠的检测方式，实现对涡旋盘关键形位尺寸的检测，实现对被测工件快速高效且精确的在线测量。

发明内容

本发明的目的是提供基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置，实现被测件空调涡旋压缩机涡旋盘高精度快速检测。底座采用大理石结构，具有能够保证设备稳定性好、变形量小、温度变化小等优势特点。

本发明采用如下技术方案来实现的：

基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，该数控平台测量装置包括底座，设置在底座上的回转主轴部件和切向轴运动机构，设置在回转主轴部件上的翻转夹持部件，设置在切向轴运动机构上的垂直轴运动机构，设置在垂直轴运动机构上的径向轴运动机构，设置在径向轴运动机构伸出端处的两极光栅扫描双球测头部件，以及计算机、测量软件、数据采集卡和运动控制卡；计算机通过测量软件向数据采集卡、运动控制卡发出指令，完成数据采集以及运动进给功能。

本发明进一步的改进在于，回转主轴部件采用高精度密珠轴承结构，并由伺服电机驱动运动，翻转夹持部件安装在回转主轴部件的端面平台上。

本发明进一步的改进在于，翻转夹持部件用于实现被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的双面检测，包括摆缸/电机，两个设置在回转主轴部件上的翻转架立柱，以及对称设置在两个翻转架立柱之间用于夹持被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的两个V型块状夹具，两个V型块状夹具的两端均通过夹具连接件与对应的翻转架立柱活动连接，摆缸/电机设置在任意一个翻转架立柱上，用于通过夹具连接件驱动两个V型块状夹具正反90°、180°的翻转。

本发明进一步的改进在于，两极光栅扫描双球测头部件包括底板、一级导轨、一级滑板、二级导轨、左测针座、右测针座、恒力弹簧、滑板光栅尺、左光栅尺、右光栅尺、小光栅读数头、左读数头、右读数头双头螺杆以及两个测针；

在底板上安装有一级导轨和小光栅读数头，一级滑板安装于一级导轨的滑块上，一级滑板两端分别通过恒力弹簧与底板两端相连，调整弹簧力，使得一级滑板处于一级导轨的中间位置；带有零位的滑板光栅尺、二级导轨以及两个测针座所对应的左读数头和右读数头均安装于一级滑板上；左测针座和右测针座安装于二级导轨的滑块上，并分别安装具有零位的左光栅尺和右光栅尺，左测针座和右测针座开设有螺纹孔，通过双头螺杆配合联接；一级滑板两端和两个测针座之间分别通过恒力弹簧连接，并调整弹簧力，保证在稳定状态下处于中间位置；两个测针分别安装于两个测针座上，稳定状态下左测针座与右测针座之间的间距通过双头螺杆调整。

基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，包括步骤如下：

1)两极光栅扫描双球测头部件的标定

将高精度标准球牢固的安装于回转主轴部件的端面平台，三次改变垂直轴运动机构的进给距离，使得标准球在两测球中间穿过，然后得到稳定状态两极光栅扫描双球测头部件中两测球之间的间距d；通过两极光栅扫描双球测头部件得到标准球球心位置，回转主轴部件的转台旋转改变标准球角度，再次得到标准球球心位置；从而确定径向轴运动机构、垂直轴运动机构、切向轴运动机构与回转主轴部件的回转中心的相对位置关系；

2)零件测量基准获取

两极光栅扫描双球测头部件进给，对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的两个工艺孔内径进行数据点采集，接着对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘外径进行同样的圆周数据点采集，得到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的中心在主回转轴构成的圆柱坐标系中的空间坐标；根据该空间坐标，测量软件向控制系统发出指令，以多轴联动的方式对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘完成定心；

3)被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外旋线的轮廓度检测

两极光栅扫描双球测头部件移动到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外壁待测旋线处，进行扫描采集数据，完成后，将数据由数据采集卡发送给计算机，测量软件处理得到其内外旋线的轮廓度。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法如下：

测量开始时，首先将高精度标准球牢固的安装于回转主轴部件的转台上部空间的两极光栅扫描双球测头部件在行程范围内能够接触到的位置，测量软件驱动两极光栅扫描双球测头部件移动，使得标准球在两测球中间穿过；同时记录下小光栅读数头、左读数头、右读数头的读数位置L、L1、L2，先得到标准球第一截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构向下进给一定距离，使得标准球在两测球中间穿过，得到标准球第二截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构向下进给一定距离，使得标准球在两测球中间穿过，得到标准球第三截面上两测点的坐标值；通过最小二乘法拟合出球面和半径，得到标准球的球心坐标(x₀,y₀,z₀)以及半径r，通过与标准球实际球径的比较，最后得到稳定状态两极光栅扫描双球测头部件中两测球之间的间距d以及滑板光栅尺左光栅尺和右光栅尺之间的相对位置关系；基于两极光栅扫描双球测头部件的机床调整，再次将标准球牢固的安装于回转主轴部件的转台上，以同样的方式获得两极光栅扫描双球测头部件与标准球接触的六个点的坐标值，通过最小二乘法检测得到标准球球心位置，回转台旋转改变标准球角度，再次检测得到标准球球心位置，从而确定径向轴运动机构、垂直轴运动机构、切向轴运动机构与回转主轴部件的回转中心的相对位置关系。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法如下：

两极光栅扫描双球测头部件进给，首先移动到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的其中一工艺孔上方，接着垂直轴运动机构向下进给一定距离，手动圆周方向采点，采集点数至少3个，采集完毕后，垂直轴运动机构向上进给一定距离再次圆周方向采点，重复该动作三次，采集完成后，两极光栅扫描双球测头部件移动到安全位置，同样的方式，完成对另一工艺孔的数据采集；与之相似，对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘外径进行同样的圆周数据采集，所有数据采集完成后，将数据由数据采集卡发送给计算机，由软件系统进行计算处理，获得被测件空调涡旋压缩机涡旋盘中心在回转主轴部件构成的圆柱坐标系中的空间坐标；根据该空间坐标，软件向控制系统发出指令，以多轴联动的方式对工件进行定心。

本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法如下：

两极光栅扫描双球测头部件移动到涡旋壁的待测部位上方，接着垂直轴运动机构向下进给，使得两极光栅扫描双球测头部件的左侧测球与被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的涡旋内壁接触，在恒力弹簧的作用下，右侧的测球也会与对应的涡旋外壁相接触，以回转主轴部件的回转轴为主动轴，以切向轴运动机构为从动轴，两轴按被测件空调涡旋压缩机涡旋盘涡旋线的方程所给出的关系进行进给，使得两极光栅扫描双球测头部件沿涡旋线的方向进行随动扫描采点，然后数据采集卡将数据发送给计算机，测量完成；被测件空调涡旋压缩机涡旋盘涡旋线的方程为：

可得

采集被测件空调涡旋压缩机涡旋盘某一截面内外旋线的实际测量离散点；通过软件计算出实际测量点的极半径r对应的理论轮廓点的极半径R，以及计算出被测轮廓的极半径误差Δr，及其均值

以误差值均值的两倍作为涡旋线轮廓度误差。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，具有以下优点：

1、采用基于数控运动平台的涡旋盘测量装置对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘进行测量，得到多项被测件空调涡旋压缩机涡旋盘地形位测量项目，从而判断其加工质量。与传统的测量用具相对比，本发明装置具有高效、精准的特点，并且受环境因素和人为因素影响较小。可以保证不影响本身的精度的情况下实现高效测量。

2、所述装置由通过采用翻转夹持部件一次装夹满足了涡旋被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的多方位检测的要求，避免了测量路径中可能出现的干涉现象，有效地提高了测量效率及精度。

3、与常规测头相比，两极光栅扫描双球测头部件实现了两测头的应用并且满足被测件空调涡旋压缩机涡旋盘不同检测项目的要求，并且依靠机械传动原理以及光栅完成测头的位置的确定，使得检测灵敏度高而且抗干扰能力强，结构简单，容易实现。并且可以同时对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘的内外壁的轮廓度进行检测，大大提高检测效率。

本发明提供的基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，具有以下优点：

在被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外旋线的轮廓度检测中，常规涡旋盘测头在三坐标平台上采用是直角坐标系计算，该方法的理论坐标值求取运算量大，搜寻困难；于此相比本发明提供的基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置应用极坐标的方法，通过计算测量点的实际与理论轮廓的极半径的均值，容易实现，并且可以有效提高被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外旋线的线轮廓度计算精度和计算效率。

附图说明

图1为本发明基于数控运动平台的涡旋盘测量装置的立体图。

图2为本发明基于数控运动平台的涡旋盘测量装置的结构示意图。

图3为翻转架结构示意图。

图4为翻转架立柱示意图。

图5为V型块状夹具结构示意图。

图6为图5中A-A截面视图为V型块状夹具的结构示意图。

图7为两极光栅扫描双球测头结构示意图。

图8为两极光栅扫描双球测头标定示意图。

图9为被测件空调涡旋压缩机涡旋盘涡旋型线坐标示意图。

图10为被测件空调涡旋压缩机涡旋盘坐标系示意图。

图11为两极光栅扫描双球测头部件测量涡旋壁型线示意图。

图12为被测件空调涡旋压缩机涡旋盘涡旋壁扫描轨迹结果示意图。

附图说明：

Ⅰ.基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，Ⅱ.被测件空调涡旋压缩机涡旋盘，1——底座，2——回转主轴部件，3——翻转夹持部件，4——两极光栅扫描双球测头部件，5——径向轴运动机构，6——垂直轴运动机构，7——切向轴运动机构，8——翻转架立柱，9——摆缸/电机，10——夹具连接件，11——V型块状夹具，12——测针，13——左测针座，14——恒力弹簧，15——双头螺杆，16——左读数头，17——左光栅尺，18——小光栅读数头，19——滑板光栅尺，20——右光栅尺，21——右读数头，22——右测针座，23——一级滑板，24——底板。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明提供的基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，基于数控运动平台的涡旋盘测量装置Ⅰ由底座1、回转主轴部件2、翻转夹持部件3、两极光栅扫描双球测头部件4、径向轴运动机构5、垂直轴运动机构6、切向轴运动机构7、计算机、软件、数据采集卡、运动控制卡组成。其中回转主轴部件2采用高精度密珠轴承结构，轴向径向跳动精度高，并由伺服电机驱动运动，驱动定位器如光电编码盘；径向轴运动机构5、垂直轴运动机构6、切向轴运动机构7均采用直线导轨、滚珠丝杠结构，由伺服电机驱动，均有驱动定位器，如光栅尺，两极光栅扫描双球测头部件4安装于径向轴运动机构5的径向滑板伸出端处。翻转夹持部件3安装于回转主轴部件2端面平台上，通过V型块状夹具11夹持被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ，并由摆缸/电机9驱动完成被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的正反180°摆动；

如图3所示翻转夹持部件3包括翻转架立柱8、摆缸/电机9、夹具连接件10、V型块状夹具11。翻转架立柱8通过螺栓或螺钉与回转主轴部件2相连接。如图5、图6所示，两个V型块状夹具11与夹具连接件10通过螺栓或螺钉连接来夹紧被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ，夹具连接件10与翻转架立柱8通过轴承装配在一起，轴承的一端与摆缸/电机9相联接，实现对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ正反90°、180°摆动。

如图7所示，两极光栅扫描双球测头部件4由底板24、一级导轨、一级滑板23、二级导轨、左测针座13、右测针座22、恒力弹簧14、滑板光栅尺19、左光栅尺17、右光栅尺20、小光栅读数头18、左读数头16、右读数头21、双头螺杆15以及两个测针12。在底板24上装有一级导轨和小光栅读数头18，一级滑板23上安装带有零位的滑板光栅尺19、二级导轨以及两个测针座所对应的左读数头16和右读数头21均安装于一级滑板23上；左测针座13和右测针座22安装于二级导轨的滑块上，并分别安装具有零位的左光栅尺17和右光栅尺20，左测针座13和右测针座22有螺纹孔，通过双头螺杆15配合联接。一级滑板23两端和两个测针座之间分别通过恒力弹簧14连接，并调整弹簧力，保证在稳定状态下处于中间位置；两个测针12分别安装于两个测针座上，稳定状态下左测针座13与右测针座22之间的间距可通过双头螺杆15调整。该结构保证当其中一个扫描测头与被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的涡旋内壁接触时，另一个扫描测头也能与外壁相接触，从而实现了内外壁同时扫描测量的目的。

对两极光栅扫描双球测头部件4进行标定。首先标定其两测球之间的间距。标定工具为高精度标准球。将标准球牢固的安装于回转主轴部件2的端面平台，测量软件驱动两极光栅扫描双球测头部件4运动，首先使两极光栅扫描双球测头部件4的中心大致移动到标准球前方，使得标准球在两测球中间穿过，如图8所示。同时记录下小光栅读数头18、左读数头16、右读数头21的读数位置L、L1、L2，完成标准球在一个截面上的扫描。得到标准球第一截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构6向下进给一定距离，再次使标准球在两测球中间穿过，得到标准球第二截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构6向下进给一定距离，使标准球在两测球中间穿过，得到标准球第三截面上两测点的坐标值。通过最小二乘法拟合出球面和半径，即可得到标准球的球心坐标(x₀,y₀,z₀)以及半径r，通过与标准球实际球径的比较，最后得到稳定状态两极光栅扫描双球测头部件4中两测球之间的间距d以及滑板光栅尺19、左光栅尺17和右光栅尺20之间的相对位置关系。从而完成测头自身的标定。

基于两极光栅扫描双球测头部件4的机床调整。应用移动球机床调整技术完成机床调整，即将标准球牢固的安装于回转主轴部件2的端面平台，通过两极光栅扫描双球测头部件4检测标准球球心位置，回转主轴部件2中的转台旋转改变标准球角度，再次检测标准球球心位置，从而确定径向轴运动机构5、垂直轴运动机构6、切向轴运动机构7与回转主轴部件2的回转中心的相对位置关系。

坐标系统一分析数学模型建立。由于工件坐标系Ω₄与机器坐标系Ω₁的坐标原点不重合，为了便于后期数据处理，这时应该做两次变换，第一次为平移变换，使两个坐标系的坐标原点重合，中间过渡坐标系为Ω，第二次再进行空间坐标系的旋转变换。建立相对应的坐标系：Ω₁：机器坐标系；Ω₂：转台初始位置坐标系；Ω₃：转台旋转后坐标系；Ω₄：工件坐标系。

坐标转换关系如下：

其中

待测涡旋盘涡旋线的型线方程为：

其中r为极径，θ为实测转角，β为渐开线起始角，

为渐开线展开角，m为基圆半径。

由图9，可以得到

由(2)和(3)以及几何关系可得

把起始实测转角θ代入式(4)，即可求出渐开线展开角

由式(2)即可得到涡旋盘上实测转角θ对应的二维理论坐标(x,y)，便于后续被测型线在设备坐标系下的坐标转换。

本发明的工作过程如下：

测量实施过程：

1)零件测量基准获取

两极光栅扫描双球测头部件4进给，首先移动到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的其中一工艺孔上方，接着垂直轴运动机构6向下进给一定距离，手动圆周方向采点，采集点数至少3个，采集完毕后，垂直轴运动机构6向上进给一定距离再次圆周方向采点，重复该动作三次，采集完成后，两极光栅扫描双球测头部件4移动到安全位置，同样的方式，完成对另一工艺孔的数据采集。与之相似，对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ外径进行同样的圆周数据采集，所有数据采集完成后，将数据由数据采集卡发送给计算机，由测量软件进行计算处理，获得被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ中心在回转主轴部件2构成的圆柱坐标系中的空间坐标。根据该空间坐标，测量软件向控制系统发出指令，以多轴联动的方式对工件进行定心。

建立工件坐标系，两极光栅扫描双球测头部件4在被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ工艺孔、上端面和外径处采集若干点数据。以被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的中心至工艺孔中心的连线顺时针旋转θ1为Y轴正方向，X轴正方向是Y轴顺时针旋转90°得到的。以涡旋盘上端面为XOY面，从而建立起被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的工件坐标系，如图10所示。

2)被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外旋线的轮廓度检测

两极光栅扫描双球测头部件4移动到涡旋壁的待测部位上方，接着垂直轴运动机构6向下进给，使两极光栅扫描双球测头部件4的左侧测球与被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ的涡旋内壁接触，在恒力弹簧14的作用下，右侧的测球也会与对应的涡旋外壁相接触，如图11所示。以回转主轴部件2中的回转轴为主动轴，以切向轴运动机构7为从动轴，两轴按被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ涡旋线的方程所给出的关系进行进给，使得两极光栅扫描双球测头部件4沿涡旋线的方向进行随动扫描采点，然后数据采集卡将数据发送给计算机，测量完成。采集被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ某一截面内外旋线的实际测量离散点；通过测量软件计算出实际测量点的极半径r对应的理论轮廓点的极半径R,以及计算出被测轮廓的极半径误差Δr,并的均值

以误差值均值的两倍作为涡旋线轮廓度误差。扫描轨迹结果如图12所示。

3)其他测量项目实施

检测被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ下端面的平面度时。通过转缸/电机9对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ进行90°的翻转，切向轴运动机构7进给，使得采样方向垂直于被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ下端面。测量软件向运动控制系统发出指令，径向轴运动机构5进给，两极光栅扫描双球测头部件4对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ下端面进行线性扫描，扫描完毕，垂直轴运动机构6向下进给一定距离，重复动作，至少保证在下端平面上扫描三条直线。

检测被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ下端内孔的圆柱度时。通过转缸/电机9对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘Ⅱ进行180°的翻转，与工艺孔的扫描方式相类似，接着垂直轴运动机构6向下进给一定距离，接着切向轴运动机构7进给，接触下端内孔表面，同时回转主轴部件2中的转台转动，沿圆周进行扫描采集。至少3次改变扫描截面的位置，对其进行圆周方向扫描。测量完成后，两极光栅扫描双球测头部件4返回给定的位置，被测要素的实际测量点分布在a个截面上，每个截面内分布有b个测量点，各个测量点的坐标为(x_ij,y_ij,z_j)(i＝1…b,j＝1…a)，数据通过数据采集系统发送给计算机，通过由测量软件算法处理，得到检测点在工件坐标系下的实际三维坐标，首先通过最小二乘法，得到该圆柱的最小二乘轴线。然后各测量点向垂直于最小二乘轴线的平面上投影，得到投影点的坐标，然后用最小区域圆度误差评定方法对投影点进行圆度误差的评定，得到的圆度误差值就是圆柱度误差。

Claims (5)

1.基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，其特征在于，该基于数控运动平台的涡旋盘测量装置(Ⅰ)包括底座(1)，设置在底座(1)上的回转主轴部件(2)和切向轴运动机构(7)，设置在回转主轴部件(2)上的翻转夹持部件(3)，设置在切向轴运动机构(7)上的垂直轴运动机构(6)，设置在垂直轴运动机构(6)上的径向轴运动机构(5)，设置在径向轴运动机构(5)伸出端处的两极光栅扫描双球测头部件(4)，以及计算机、测量软件、数据采集卡和运动控制卡；计算机通过测量软件向数据采集卡、运动控制卡发出指令，完成数据采集以及运动进给功能；翻转夹持部件(3)用于实现被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的双面检测，包括摆缸或电机(9)，两个设置在回转主轴部件(2)上的翻转架立柱(8)，以及对称设置在两个翻转架立柱(8)之间用于夹持被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的两个V型块状夹具(11)，两个V型块状夹具(11)的两端均通过夹具连接件(10)与对应的翻转架立柱(8)活动连接，摆缸或电机(9)设置在任意一个翻转架立柱(8)上，用于通过夹具连接件(10)驱动两个V型块状夹具(11)正反90°、180°的翻转；两极光栅扫描双球测头部件(4)包括底板(24)、一级导轨、一级滑板(23)、二级导轨、左测针座(13)、右测针座(22)、恒力弹簧(14)、滑板光栅尺(19)、左光栅尺(17)、右光栅尺(20)、小光栅读数头(18)、左读数头(16)、右读数头(21)、双头螺杆(15)以及两个测针(12)；

在底板(24)上安装有一级导轨和小光栅读数头(18)，一级滑板(23)安装于一级导轨的滑块上，一级滑板(23)两端分别通过恒力弹簧(14)与底板(24)两端相连，调整弹簧力，使得一级滑板(23)处于一级导轨的中间位置；带有零位的滑板光栅尺(19)、二级导轨以及两个测针座所对应的左读数头(16)和右读数头(21)均安装于一级滑板(23)上；左测针座(13)和右测针座(22)安装于二级导轨的滑块上，并分别安装具有零位的左光栅尺(17)和右光栅尺(20)，左测针座(13)和右测针座(22)开设有螺纹孔，通过双头螺杆(15)配合联接；一级滑板(23)两端和两个测针座之间分别通过恒力弹簧(14)连接，并调整弹簧力，保证在稳定状态下处于中间位置；两个测针(12)分别安装于两个测针座上，稳定状态下左测针座(13)与右测针座(22)之间的间距通过双头螺杆(15)调整。

2.基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的基于数控运动平台的涡旋盘测量装置，包括以下步骤：

1)两极光栅扫描双球测头部件(4)的标定

将高精度标准球牢固的安装于回转主轴部件(2)的端面平台，三次改变垂直轴运动机构(6)的进给距离，使得标准球在两测球中间穿过，然后得到稳定状态两极光栅扫描双球测头部件(4)中两测球之间的间距d；通过两极光栅扫描双球测头部件(4)得到标准球球心位置，回转主轴部件(2)的转台旋转改变标准球角度，再次得到标准球球心位置；从而确定径向轴运动机构(5)、垂直轴运动机构(6)、切向轴运动机构(7)与回转主轴部件(2)的回转中心的相对位置关系；

2)零件测量基准获取

两极光栅扫描双球测头部件(4)进给，对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的两个工艺孔内径进行数据点采集，接着对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)外径进行同样的圆周数据点采集，得到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的中心在主回转轴构成的圆柱坐标系中的空间坐标；根据该空间坐标，测量软件向控制系统发出指令，以多轴联动的方式对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)完成定心；

3)被测件空调涡旋压缩机涡旋盘内外旋线的轮廓度检测

两极光栅扫描双球测头部件(4)移动到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)内外壁待测旋线处，进行扫描采集数据，完成后，将数据由数据采集卡发送给计算机，测量软件处理得到其内外旋线的轮廓度。

3.根据权利要求2所述的基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法如下：

测量开始时，首先将高精度标准球牢固的安装于回转主轴部件(2)的转台上部空间的两极光栅扫描双球测头部件(4)在行程范围内能够接触到的位置，测量软件驱动两极光栅扫描双球测头部件(4)移动，使得标准球在两测球中间穿过；同时记录下小光栅读数头(18)、左读数头(16)、右读数头(21)的读数位置L、L1、L2，先得到标准球第一截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构(6)向下进给一定距离，使得标准球在两测球中间穿过，得到标准球第二截面上两测点的坐标值；接着垂直轴运动机构(6)向下进给一定距离，使得标准球在两测球中间穿过，得到标准球第三截面上两测点的坐标值；通过最小二乘法拟合出球面和半径，得到标准球的球心坐标(x₀,y₀,z₀)以及半径r，通过与标准球实际球径的比较，最后得到稳定状态两极光栅扫描双球测头部件(4)中两测球之间的间距d以及滑板光栅尺(19)左光栅尺(17)和右光栅尺(20)之间的相对位置关系；基于两极光栅扫描双球测头部件(4)的机床调整，再次将标准球牢固的安装于回转主轴部件(2)的转台上，以同样的方式获得两极光栅扫描双球测头部件(4)与标准球接触的六个点的坐标值，通过最小二乘法检测得到标准球球心位置，回转台旋转改变标准球角度，再次检测得到标准球球心位置，从而确定径向轴运动机构(5)、垂直轴运动机构(6)、切向轴运动机构(7)与回转主轴部件(2)的回转中心的相对位置关系。

4.根据权利要求2所述的基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法如下：

两极光栅扫描双球测头部件(4)进给，首先移动到被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的其中一工艺孔上方，接着垂直轴运动机构(6)向下进给一定距离，手动圆周方向采点，采集点数至少3个，采集完毕后，垂直轴运动机构(6)向上进给一定距离再次圆周方向采点，重复该动作三次，采集完成后，两极光栅扫描双球测头部件(4)移动到安全位置，同样的方式，完成对另一工艺孔的数据采集；与之相似，对被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)外径进行同样的圆周数据采集，所有数据采集完成后，将数据由数据采集卡发送给计算机，由软件系统进行计算处理，获得被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)中心在回转主轴部件(2)构成的圆柱坐标系中的空间坐标；根据该空间坐标，软件向控制系统发出指令，以多轴联动的方式对工件进行定心。

5.根据权利要求2所述的基于数控运动平台的涡旋盘测量方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法如下：

两极光栅扫描双球测头部件(4)移动到涡旋壁的待测部位上方，接着垂直轴运动机构(6)向下进给，使得两极光栅扫描双球测头部件(4)的左侧测球与被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)的涡旋内壁接触，在恒力弹簧(14)的作用下，右侧的测球也会与对应的涡旋外壁相接触，以回转主轴部件(2)的回转轴为主动轴，以切向轴运动机构(7)为从动轴，两轴按被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)涡旋线的方程所给出的关系进行进给，使得两极光栅扫描双球测头部件(4)沿涡旋线的方向进行随动扫描采点，然后数据采集卡将数据发送给计算机，测量完成；被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)涡旋线的方程为：

可得

采集被测件空调涡旋压缩机涡旋盘(Ⅱ)某一截面内外旋线的实际测量离散点；通过软件计算出实际测量点的极半径r对应的理论轮廓点的极半径R，以及计算出被测轮廓的极半径误差Δr，及其均值

以误差值均值的两倍作为涡旋线轮廓度误差。

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