CN111174743B - 一种装配间隔面的检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业检测技术领域，具体涉及一种基于应变传感器的装配间隔面的高精度检测装置。一种装配间隔面的检测装置，包括：千分数显表、应变传感器以及探测组件；探测组件通过其探头对装配间隔面的上表面及装配间隔面的下表面进行检测；千分数显表与探测组件接触，用于测量探测组件高度方向的位移；应变传感器设置在探测组件上，用于测量探测组件检测时产生的应变。探测组件的探头在检测过程中，触碰到上、下表面会发生微小形变，设置在探测组件上的应变传感器所探测的应变可经过相关计算得出具体应变数值，对千分数显表的所测高度测量值进行校正，从而保证了装配间隔面的高精度检测。同时，本发明还公开了一种装配间隔面的检测方法。

Description

一种装配间隔面的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及工业检测技术领域，具体涉及一种基于应变传感器的装配间隔面的高精度检测装置及方法。
背景技术
在精密机械领域，高精度的装配工艺一般通过修研垫片实现，装配间隔面的测量是关键。目前，装配间隔面的高精度检测的现有方法大体分为两种：
一种采用高精度的三坐标测量机实现，三坐标可以达到微米级的测量精度，但需要被检测件有足够的空间满足三坐标测量机测头的进出。但是，为了保证测头及其夹持结构的刚度，一般该机构尺寸都较大，其测量范围受到较大限制，在精密机械的使用中，有较大局限性。
另一种采用塞尺、卡规等测量工具，对装配间隔面进行人工检测、计算，反复修研，该方法较为灵活，但需要专业人员的经验，耗时长，随机性高，生产效率低。在如今批量生产的趋势下，很难去保证工期，难以满足批量工业化生产的要求。
发明内容
本发明的目的是：针对上述问题，提供一种装配间隔面的检测装置及方法。
本发明的技术方案是：一种装配间隔面的检测装置，包括：千分数显表、应变传感器以及探测组件；
探测组件通过其探头对装配间隔面的上表面及装配间隔面的下表面进行检测；
千分数显表是采用电感等原理的高精度长度测量装置；千分数显表与探测组件接触，用于测量探测组件高度方向的位移；
应变传感器设置在探测组件上；探测组件在探测时，探头产生应变会带来阿贝误差，应变传感器用于测量探测组件检测时产生的应变，由此可对千分数显表所记录的数值进行校正，从而高精度的测量装配间隔面的高度。
在上述方案的基础上，进一步的，探测组件安装在三自由度运动平台上。三自由度运动平台包括：水平二自由度运动平台以及高度方向运动平台。
具体的，水平二自由度运动平台可实现前后、左右方向的位移；水平二自由度运动平台可以为手动驱动或电动驱动，具备十微米级二维平移功能即可。
高度方向运动平台包括：底板、导轨、滑动架、连接架以及螺纹驱动杆；底板安装在水平二自由度运动平台上，导轨竖直安装在底板上；连接架以及螺纹驱动杆安装在导轨顶部，滑动架活动安装在导轨上，在螺纹驱动杆的作用下，滑动架沿导轨上下滑动，实现滑动架的高度方向的微小位移滑动；滑动架在导轨上滑动，通过预紧保证滑动架运动的直线度。
在上述方案的基础上，进一步的，探测组件安装在滑动架上，千分数显表安装在连接架上。
探测组件具体包括：探头、探测臂以及探测体；探测臂与探测体一体成型；探头位于探测臂的一端，探头采用红宝石；红宝石体积小，硬度高，用于对装配间隔面的高精度检测。
千分数显表内有弹簧装置，可保持千分数显表的触头与探测组件点接触；千分数显表的触头采用红宝石球或钢球。
本发明的另一个技术方案是：一种装配间隔面的检测方法，基于如上所述的一种装配间隔面的检测装置，包括以下步骤：
A.在平面内移动探测组件，使探头位于装配间隔面的上表面及装配间隔面的下表面之间任一位置，记录探头的横纵坐标；
B.沿高度方向上移探测组件，使探头接触装配间隔面的上表面，记录千分数显表及应变传感器的显示数值；
C.沿高度方向下移探测组件，使探头接触装配间隔面的下表面，记录千分数显表及应变传感器的显示数值；
D.汇总步骤A-C所记录的数据，其中，应变传感器所记录数值用于对千分数显表所记录的数值进行校正；
E.重复步骤A-D两次以上，得到两组以上记录数值；保证每次平移时，探头的横纵坐标中至少有一项与之前记录的数据不同；
F.将上述所有记录数值输入至计算机，构造出一个机械垫圈三维模型，最后通过数字加工机床，按照该三维模型进行垫圈的加工，所得垫圈即可用于装配间隔面的上表面及装配间隔面的下表面两表面的装调间隔。
有益效果：
(1)本发明针对装配间隔面上表面和装配间隔面下表面进行间隔检测，探测组件的探头在检测过程中，触碰到上、下表面会发生微小形变，设置在探测组件上的应变传感器所探测的应变可经过相关计算得出具体应变数值，对千分数显表的所测高度测量值进行校正，从而保证了装配间隔面的高精度检测。
(2)本发明中的探测组件体积小，千分数显表能够实现高精度长度测量装置，而且其数显数值又减小了人为读数误差；本发明兼顾了工作效率和检测精度两个方面，可广泛应用。
附图说明
图1为本发明的检测装置的结构示意图；
图2-4为本发明中探测组件与应变传感器的结构示意图；
图5为本发明的工作原理图；
图中：1-水平二自由度运动平台、2-高度方向运动平台、21-底板、22-导轨、23-滑动架、24-螺纹驱动杆、25-连接架、3-千分数显表、4-应变传感器、5-探测组件、51-探头、52-探测臂、53-探测体、61-装配间隔面的上表面、62-装配间隔面的下表面。
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详细说明。
实施例1：
参见附图1，本实施例提供一种装配间隔面的检测装置，用于对装配间隔面上表面61和装配间隔面下表面62之间的间隔进行检测。
该检测装置包括：千分数显表3、应变传感器4以及探测组件5。
参见附图2-4，探测组件5包括：探头51、探测臂52以及探测体53；探测臂52与探测体53一体成型；探头51位于探测臂52的一端；探测组件5通过其探头51对装配间隔面的上表面61及装配间隔面的下表面62之间的间隔进行检测；探头51采用红宝石，红宝石体积小，硬度高，用于对装配间隔面的高精度检测。
探测组件5的具体结构可进行定制设计，针对不同的装配间隔面的检测，可设计不同的探头，保证探头自由进出装配间隔面，如图2-4所示的三种不同的探测组件5，其区别在于探头的形状。
千分数显表3是采用电感等原理的高精度长度测量装置；千分数显表3内有弹簧装置，可保持千分数显表3的触头与探测组件5点接触，用于测量探测组件5高度方向的位移；千分数显表3的触头采用红宝石球或钢球。
应变传感器4设置在探测组件5上(可采用吸附的方式将应变传感器4吸附在探测臂52上)；探测组件5在探测时，探头51产生应变会带来阿贝误差，应变传感器4用于测量探测组件5检测时产生的应变，由此可对千分数显表3所记录的数值进行校正，从而高精度的测量装配间隔面之间的间隔。
本例中，探测组件5安装在三自由度运动平台上。三自由度运动平台包括：水平二自由度运动平台1以及高度方向运动平台2。
水平二自由度运动平台1用于带动探测组件5实现在平面内前后、左右方向的位移(令前后方向为纵向，左右方向为横向)；水平二自由度运动平台1可以为手动驱动或电动驱动，具备十微米级二维平移功能即可。
高度方向运动平台2用于带动探测组件5实现在高度方向的位移，包括：底板21、导轨22、滑动架23、连接架25以及螺纹驱动杆24；底板21安装在水平二自由度运动平台1上，导轨22竖直安装在底板21上；连接架25以及螺纹驱动杆24安装在导轨22顶部，滑动架23活动安装在导轨22上，在螺纹驱动杆24的作用下，滑动架23沿导轨22上下滑动，实现滑动架23的高度方向的微小位移滑动；滑动架23在导轨22上滑动，通过预紧保证滑动架23运动的直线度。
探测组件5安装在滑动架23上，千分数显表3安装在连接架25上。
实施例2：
参见附图3，一种装配间隔面的检测方法，基于如实施例1所述的一种装配间隔面的检测装置，包括以下步骤：
A.沿平面内移动探测组件5，使探头51位于装配间隔面的上表面61及装配间隔面的下表面62之间任一位置，记录探头51的横纵坐标；
B.沿高度方向上移探测组件5，使探头51接触装配间隔面的上表面61，记录千分数显表3及应变传感器4的显示数值；
C.沿高度方向下移探测组件5，使探头51接触装配间隔面的下表面62，记录千分数显表3及应变传感器4的显示数值；
D.汇总步骤A-C所记录的数据，其中，应变传感器4所记录数值用于对千分数显表3所记录的数值进行校正；
E.重复步骤A-D两次以上，得到两组以上记录数值；保证每次平移时，横坐标和纵坐标中至少有一项与之前汇总数据不同；
F.将多组记录数值输入至计算机，构造出一个机械垫圈三维模型，最后通过数字加工机床，按照模型进行加工，所得垫圈即可用于装配间隔面的上表面61及装配间隔面的下表面62两表面的装调间隔。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，包括：千分数显表(3)、应变传感器(4)以及探测组件(5)；
所述探测组件(5)通过其探头(51)对装配间隔面的上表面(61)及装配间隔面的下表面(62)之间的间隔进行检测；所述探测组件(5)能够在平面内进行纵向位移和横向位移，其能够在高度方向位移；
所述千分数显表(3)与所述探测组件(5)点接触，用于测量所述探测组件(5)高度方向的位移；
所述应变传感器(4)设置在所述探测组件(5)上，用于测量所述探测组件(5)检测时产生的应变，以对千分数显表(3)所测高度测量值进行校正；
所述探测组件(5)安装在三自由度运动平台上；所述三自由度运动平台包括：水平二自由度运动平台(1)以及高度方向运动平台(2)，所述水平二自由度运动平台(1)用于带动探测组件(5)实现在平面内的纵向位移和横向位移，所述高度方向运动平台(2)用于带动探测组件(5)实现在高度方向的位移；
所述探测组件(5)包括：所述探头(51)、探测臂(52)以及探测体(53)；所述探测臂(52)与所述探测体(53)一体成型；所述探头(51)位于所述探测臂(52)的一端。
2.如权利要求1所述的一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，所述高度方向运动平台(2)包括：底板(21)、导轨(22)、滑动架(23)、连接架(25)以及螺纹驱动杆(24)；所述底板(21)安装在所述水平二自由度运动平台(1)上，所述导轨(22)竖直安装在所述底板(21)上；所述连接架(25)以及所述螺纹驱动杆(24)安装在所述导轨(22)顶部，所述滑动架(23)活动安装在所述导轨(22)上，在所述螺纹驱动杆(24)的作用下，所述滑动架(23)沿所述导轨(22)上下滑动。
3.如权利要求2所述的一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，所述探测组件(5)安装在所述滑动架(23)上，所述千分数显表(3)安装在所述连接架(25)上。
4.如权利要求1所述的一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，所述探头(51)采用红宝石。
5.如权利要求1所述的一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，所述千分数显表(3)的触头采用红宝石球或钢球。
6.一种装配间隔面的检测方法，基于如权利要求1-5任一项所述的一种装配间隔面的检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
A.在平面内移动所述探测组件(5)，使所述探头(51)位于所述装配间隔面的上表面(61)及所述装配间隔面的下表面(62)之间任一位置，记录所述探头(51)的横纵坐标；
B.沿高度方向上移所述探测组件(5)，使所述探头(51)接触所述装配间隔面的上表面(61)，记录所述千分数显表(3)及所述应变传感器(4)的显示数值；
C.沿高度方向下移所述探测组件(5)，使所述探头(51)接触所述装配间隔面的下表面(62)，记录所述千分数显表(3)及所述应变传感器(4)的显示数值；
D.汇总步骤A-C所记录的数据，其中，所述应变传感器(4)所记录数值用于对所述千分数显表(3)所记录的数值进行校正；
E.重复步骤A-D两次以上，得到两组以上记录数值；保证每次平移时，所述探头(51)的横纵坐标中至少有一项与之前记录的数据不同；
F.将所有记录数值输入至计算机，构造出一个机械垫圈三维模型，按照该三维模型进行垫圈的加工，所得垫圈即可用于装配间隔面的上表面(61)及装配间隔面的下表面(62)两表面的装调间隔。
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