CN112629469A - 一种适用于装配间隙测量系统的标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于装配间隙测量系统的标定装置及方法，涉及产品装配及制造技术领域，它包括标定板组、直线驱动机构以及传感器组，标定板组包括第一标定板和第二标定板，第一标定板与第二标定板并列分布且两者之间能够形成标定间隙；直线驱动机构安装在第一标定板和/或第二标定板上，能够推动第一标定板和第二标定板相互靠近或远离，传感器组包括位移传感器和间隙测量传感器，位移传感器能够对标定间隙的厚度大小进行实时检测，间隙测量传感器用于对标定间隙的厚度大小进行实时检测。该标定方法基于该装置实现，本发明能够适用于微米级装配间隙的标定作业，并且装置的制作成本与实施成本较低，同时具有操作简单、可靠的优点。

Description

一种适用于装配间隙测量系统的标定装置及方法

技术领域

本发明涉及产品装配及制造技术领域，具体而言，涉及一种适用于装配间隙测量系统的标定装置及方法。

背景技术

随着机械制造领域不断朝高精度、高密度制造发展，零部件装配精度与装配质量的要求日益提升，装配间隙作为零部件装配过程的重要参数之一，其控制精度对零部件装配质量乃至产品性能均有直接影响，装配过程中的高精度间隙测量技术是控制装配质量与精度的重要手段。

常用的装配间隙测量系统中，装配间隙测量方法包括机器视觉、激光轮廓传感器等，测量系统在测量前，其传感器标定是实现高精度间隙测量的必要措施。但常规的装配间隙标定方法主要针对毫米级别的装配间隙，难以实现微米级别的微小装配间隙标定，限制了装配间隙测量精度的提升，阻碍了微小装配间隙测量与控制技术的发展。此外，现有的装配间隙标定装置及标定方法相对复杂，且实施成本较高，也是阻碍装配间隙测量与控制技术的发展的因素之一。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中装配间隙标定装置及标定方法相对复杂，且实施成本较高的问题而提供一种适用于装配间隙测量系统的标定装置及方法。

本发明的实施例是这样实现的：一种适用于装配间隙测量系统的标定装置，包括：标定板组，其包括第一标定板和第二标定板，第一标定板与第二标定板并列分布，第一标定板靠近第二标定板的表面为第一标定面，第二标定板靠近第一标定板的表面为第二标定面，第一标定面与第二标定面相互平行，且两者之间能够形成标定间隙；直线驱动机构，其安装在第一标定板和/或第二标定板上，并能够推动第一标定板和第二标定板中的一者朝另一者移动，以使第一标定面能够相对第二标定面平行移动；以及传感器组，该传感器组包括位移传感器和间隙测量传感器，位移传感器安装在第一标定板或第二标定板上，能够对标定间隙的厚度大小进行实时检测，间隙测量传感器与装配间隙测量系统信号连接并用于对标定间隙的厚度大小进行实时检测。

进一步地，还包括测量仪表，测量仪表与位移传感器信号连接，并能够显示位移传感器实时检测标定间隙的厚度测量值。

进一步地，第一标定板和第二标定板均呈长方体状。

进一步地，直线驱动机构包括导向块和调节杆，第一标定板和第二标定板中一者的侧壁上加工有导向槽，导向块滑动配合于导向槽内，并与第一标定板和第二标定板中的另一者固定连接，导向块的滑动方向与第一标定面或第二标定面相互垂直，调节杆同与导向块滑动配合的第一标定板或第二标定板连接，并能带动该第一标定板或第二标定板沿导向块的滑动方向移动。

进一步地，调节杆为螺纹杆或微分头，与导向块滑动配合的第一标定板或第二标定板上加工有通孔，通孔的轴向与导向块的滑动方向一致，调节杆安装于通孔内，并能在外力作用下带动该第一标定板或第二标定板沿导向块的滑动方向移动。

进一步地，第一标定板和第二标定板中一者的至少两侧侧壁上加工有导向槽，每个导向槽内均滑动配合有导向块。

进一步地，导向块远离第一标定板和第二标定板中另一者的一端固定有挡块。

进一步地，位移传感器安装在挡块所在一侧的第一标定板或第二标定板上。

一种适用于装配间隙测量系统的标定方法，使用上述的适用于装配间隙测量系统标定装置，该方法包括以下步骤：

S1：在标定间隙内放入已知厚度为d的标准量块，驱动直线驱动机构动作，使第一标定板和第二标定板相互靠近并分别与该标准量块的两侧相互贴合，直至位移传感器检测的标定间隙厚度值不再变化，记录位移传感器此时检测的标定间隙厚度值a；

S2：继续驱动直线驱动机构动作，使第一标定板和第二标定板相互分开一定距离，此时记录位移传感器检测的标定间隙厚度值b，则有此时的标定间隙的实际厚度值为b-a+d；

S3：采用间隙测量传感器测量S2步骤中第一标定板和第二标定板分开后的标定间隙厚度值，记为x，将x的值与b-a+d的值进行比对，完成该间隙测量传感器的标定，即完成装配间隙测量系统的标定。

可选地，将步骤S2和S3重复多次，获得多组标定间隙的实际厚度值z_i，以及多组标定间隙的测量厚度值x_i，其中，i表示测量次数；分别将每次测量中对应的z_i与x_i进行比对，将多组比对结果进行平均并基于该平均值完成该间隙测量传感器的标定。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的标定装置通过设置由第一标定板和第二标定板组成的标定板组，在第一标定板和第二标定板行程标定间隙，能够通过对该标定间隙实际厚度值的检测与装配间隙系统的检测端对该标定间隙测量厚度值的检测进行对比，从而对该装配间隙系统的检测端径行标定校正，最终达到整个装配间隙系统在其余测量作业前的标定工作，尤其是将第一标定板和第二标定板进行并列排布，使得标定间隙可以达到很小的厚度值，从而完成小至微米级装配间隙的标定；

本发明实施例提供的标定方法基于上述装置进行操作，通过采用添加参照来消除自身检测误差的方式，从而完成整个间隙厚度值的实际测量过程，使得实际测量结果相当精确，可消除大部分装置本身存在的误差，提高了实际测量结果的准确性和可靠性，从而保证装配间隙系统测量前标定结果的高精确性。

总体而言，本发明实施例提供的标定装置及标定方法能够适用于微米级装配间隙的标定作业，并且装置的制作成本与实施成本较低，同时具有操作简单、可靠的优点。

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的标定装置的结构示意图。

图标：1-第一标定板；2-第二标定板；3-测量仪表；4-第一挡块；5-第一导向块；6-调节杆；7-第一挡块；8-第二导向块；9-位移传感器；10-线缆；11-间隙测量传感器；12-标准量块。

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。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实施例提供的一种适用于装配间隙测量系统的标定装置包括标定板组、直线驱动机构以及传感器组，该标定板组包括第一标定板1和第二标定板2，切第一标定板1与第二标定板2并列分布，此处的并列分布是指将第一标定板1与第二标定板2相邻而靠，且两者之间具有一定距离或间隙，而非必须靠在一起，从而便于后续对该距离或间隙进行检测。为了提高距离检测或间隙检测的便捷度与精确度，所述第一标定板1靠近第二标定板2的表面为第一标定面，第二标定板2靠近第一标定板1的表面为第二标定面，即表示该第一标定面和第二标定面分别为第一标定板1和第二标定板2两者相邻而靠的表面，该第一标定面与第二标定面相互平行，且两者之间能够形成标定间隙，此标定间隙为第一标定板1与第二标定板2之间的间隙，且该标定间隙的为均匀等厚的间隙，能够提高通过检测工具如检测传感器进行检测的便捷性和精确性。

形成了上述标定间隙，需要利用该间隙厚度的变化来达到一定实际测量且精确测量的目的，从而能够保证最终的标定效果相对准确。具体地，所述直线驱动机构安装在第一标定板1和/或第二标定板2上，即表示，该直线驱动机构不仅能够安装在第一标定板1或第二标定板2，也能够同时安装在第一标定板1和第二标定板2上，只需要满足能够推动第一标定板1和第二标定板2中的一者朝另一者移动，无论是两者中的一者不动，另一者移动，还是两者相对靠近运动均可，从而使第一标定面能够相对第二标定面平行移动即能达到使标定间隙厚度变化的目的，从而便于对该标定间隙变化至某一阶段的厚度值进行实际测量，尤其是在消除一定自身误差而检测到的标定间隙的实际测量值，该实际测量值越精确越能提高后续标定结果的准确性和精确性。

本实施例中，所述传感器组包括位移传感器9和间隙测量传感器11，该位移传感器9安装在第一标定板1或第二标定板2上，它能够对所述标定间隙的厚度大小进行实时检测，以实现上述标定间隙厚度值的实际测量功能。所述间隙测量传感器11与装配间隙测量系统信号连接并用于对标定间隙的厚度大小进行实时检测，此间隙测量传感器11主要作为装配间隙测量系统的检测端，即该装配间隙测量系统需要去测量或检测某一机械部件或机械组件的装配间隙时，由其间隙测量传感器11作为检测端来执行，因此对装配间隙测量系统的标定是指对其检测端的标定，该检测端通过是指传感器或者集成有传感器的检测组件，通过该间隙测量传感器11的检测值与位移传感器9相应的检测值进行比对，找出间隙测量传感器11的检测误差值并进行标定，即完成了整个装配间隙测量系统的标定，从而能够实现微米级别的微小装配间隙标定，尤其是第一标定面与第二标定面的表面参数更佳，相应传感器检测精度更高时，甚至能够达到更小微米级别的标定目的。

为了能够对位移传感器9的检测数值进行实时读取，本实施例的标定装置还包括测量仪表3，该测量仪表3与位移传感器9信号连接，该信号连接方式可以是无线信号或有线信号连接方式，此处指通过线缆10进行有线信号连接的方式，测量仪表3能够显示位移传感器9实时检测所述标定间隙的厚度测量值，以便于操作者进行实时读取，并判断此时标定间隙的状态变化过程与所处状态。为了达到位移传感器9的准确安装与精确测量，第一标定板1和第二标定板2主要指至少具有两侧平整表面的板状，且两侧的平整表面中，一者为标定面，另一者为位移传感器9的安装面。在本实施例中，所述第一标定板1和第二标定2板均呈长方体状，即长方体型的板状，采用长宽所在的侧面为标定面或者用于安装位移传感器9的表面，这样便能保证标定间隙的均匀等厚性以及位移传感器9安装后检测的精确性与可靠性。当然，在其余实施例中，第一标定板1和第二标定板2也可以是圆柱状或其余棱柱状。

所述直线驱动机构可以是丝杆伺服机构、齿轮齿条驱动机构、伸缩缸组件、电控伸缩杆组件或者滑块曲柄驱动机构等，但为了达到低成本且易控制的目的，该直线驱动机构包括导向块和调节杆6，第一标定板1和第二标定板2中一者的侧壁上加工有导向槽，即表示针对直线驱动机构与第一标定板1、第二标定板2之间的三种安装方式，所述导向槽可能开设在第一标定板1或者第二标定板2上，针对直线驱动机构与第一标定板1和第二标定板2同时连接的形式，如以导向槽开设于第二标定板2上为例说明，所述导向块滑动配合于该导向槽内，并与第一标定板1固定连接，如以导向槽开设于第一标定板1上为例说明，所述导向块滑动配合于该导向槽内，并与第二标定板2固定连接。针对直线驱动机构与第一标定板1或第二标定板2中一者连接的目的，导向槽开设在该其中一者的侧壁上，导向块仅滑动配合于该导向槽内即可，第一标定板1或第二标定板2中另一者与其余平台固定，能够保持两者之间的平移稳定性即可。当然，在其他实施例中，导向块与导向槽的数量可以设置更多，能够极大地提高第一标定板1和第二标定板2之间的相对移动稳定性与可靠性，即表示加工导向槽的第一标定板1或第二标定板2的至少两侧侧壁上均加工该导向槽，具体在该实施例中，所述导向槽的开设方式与槽向均相同，但需要满足开设位置不同，即所有导向槽位于被开设者(第一标定板1或第二标定板2)周向的不同侧壁处。此处以导向槽开设两个为例说明，两个导向槽开设在如第二标定板2的两侧侧壁，两个导向块即第一导向块5和第二导向块8分别滑动配合于两导向槽即可，且第一导向块5和第二导向块8的连接方式同上述导向块可实行的连接方式相同。

不论是在不同实施例中，导向块的数量是多少，每个该导向块的滑动方向与第一标定面或第二标定面相互垂直，能够具备第一标定板1朝第二标定板2平行移动的条件，所述调节杆6同与导向块滑动配合的第一标定板1或第二标定板2连接，即表示调节杆6设置在开设导向槽的第一标定板1或第二标定板2上，并能带动该第一标定板1或第二标定板2沿导向块的滑动方向移动，从而实现标定间隙厚度值连续变化的目的。当然，调节杆6的推动作用主要来自额外施加的动力，使得调节杆6的输出能够作用在对应标定板上并朝另一标定板靠近或远离。所述调节杆6可以是螺纹杆或者微分头，当调节杆6是螺纹杆时，与导向块滑动配合的第一标定板1或第二标定板2上加工有螺纹式的通孔，且该螺纹式的通孔的轴向与导向块的滑动方向一致，即能够与第一标定面或第二标定面相互垂直，调节杆6的螺纹端与该螺纹孔配合，通过旋拧调节杆6，能够使被作用的第一标定板1或第二标定板2的一者在导向块的限制作用下朝另一者靠近或远离。当调节杆6是微分头时，与导向块滑动配合的第一标定板1或第二标定板2上加工有光滑的通孔，该通孔的轴向同样与导向块的滑动方向一致，微分头的安装套固定在通孔内，通过旋拧微分头的螺纹测杆，同样能够使被作用的第一标定板1或第二标定板2的一者在导向块的限制作用下朝另一者靠近或远离。当然，除了上述两种常用形式外，调节杆6的形式也可以在等同替换下改为其他形式。

此外，为了对调节杆6的调节范围进行限位，以调节杆6与第二标定板2配合为例，调节杆6靠近第一标定板1的一端可与该第一标定板1的第一标定面可转动连接，也可与第一标定板1的第一标定面可转动接触，优选为可转动接触。调节杆6远离第一标定板1的一端固定有限位帽，能够确定调节杆6的最大调整范围，从而确定第一标定板1的最大行程范围。当然，也可通过代替限位帽的方式对第一标定板1行程范围进行确定，在导向块远离第一标定板1的一端固定有挡块，能够对第二标定板的滑动进行限位，当然，如果是导向块与第一标定板1滑动配合，导向块远离第二标定板2的一端固定所述挡块即可。针对设置有两个导向块的实施例，即第一导向块5和第二导向块8的情形，挡块也有两个，即第一挡块7和第一挡块4，分别固定在第一导向块5和第二导向块8端部。回到本实施例中，所述位移传感器9安装在挡块所在一侧的第一标定板1或第二标定板2上，能够达到跟随移动的目的，从而对标定间隙厚度变化连续测量的目的，当然，位移传感器9的检测头与对应标定板的对应标定面之间尽量平齐，能够减小大部分自身安装带来的测量误差。

本实施例还提供了一种适用于装配间隙测量系统的标定方法，该方法实现需要使用上述的标定装置，具体包括以下步骤：

S1：在标定间隙内放入已知厚度为d的标准量块12，驱动直线驱动机构动作，本实施例具体指旋拧调节杆6或调节杆6的伸缩部分，使第一标定板1和第二标定板2相互靠近并分别与该标准量块12的两侧相互贴合，尤其是紧压贴合，直至位移传感器9检测的标定间隙厚度值不再变化，此时代表初始检测数值以稳定，记录位移传感器9此时检测的标定间隙厚度值a。需要说明的是，将标准量块12放入至标定间隙内，需要将标定间隙的厚度调整到大于标准量块12厚度的情形，才能顺利放入该标准量块12；并且该标准量块12优选为板状，且为至少具有相对两侧为平整面的板状，与第一标定板1和第二标定板2的形状相似即可，能够达到其厚度均匀的目的。

S2：继续驱动直线驱动机构动作，即反向旋拧调节杆6或其伸缩部分，使第一标定板1和第二标定板2相互分开一定距离，此时记录位移传感器9检测的标定间隙厚度值b，则有此时的标定间隙的实际厚度值为b-a+d，当然，此时可根据需要判断是否取出标准量块12。其中，单独的步骤S2为现有间隙测量的常规做法步骤，而在步骤S2之前进行步骤S1的目的在于消除位移传感器9因自身安装误差带来最终测算结果误差的影响，即表示能够在S1至少找到一种参照基准，此时位移传感器9到达该基准时为初始测量状态，此后进行测量变化后，能够实时获得两个状态的示值，该两个示值的差不会受到该位移传感器9自身安装误差的影响，再配以已知厚度的初始状态值与这个连续变化差的值，即能够得出该标定间隙最终的实际厚度值，并且由此得来的测算结果相当精确和可靠。

S3：采用间隙测量传感器11测量S2步骤中第一标定板1和第二标定板2分开后的标定间隙厚度值，记为x，将x的值与b-a+d的值进行比对，完成该间隙测量传感器11的标定，即完成装配间隙测量系统的标定。由此基于该标定装置并通过简单的实施方法便能得到装配间隙测量系统的标定结果，整个实施成本乃至制作成本相对低下，并且标定过程简单可靠，尤其是将各部件的精度保证后，能够做到小至微米级的装配间隙标定。此外，为达到更高的检测精度，将上述步骤S2和S3重复多次，获得多组标定间隙的实际厚度值z_i以及多组标定间隙的测量厚度值x_i，其中，i表示测量次数；分别将每次测量中对应的z_i与x_i进行比对，将多组比对结果进行平均并基于该平均值完成该间隙测量传感器11的标定，这样能够提高最终标定结果的可靠性。

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。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。

Claims (10)

1.一种适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，包括：

标定板组，其包括第一标定板和第二标定板，所述第一标定板与所述第二标定板并列分布，所述第一标定板靠近所述第二标定板的表面为第一标定面，所述第二标定板靠近所述第一标定板的表面为第二标定面，所述第一标定面与所述第二标定面相互平行，且两者之间能够形成标定间隙；

直线驱动机构，其安装在所述第一标定板和/或所述第二标定板上，并能够推动所述第一标定板和所述第二标定板中的一者朝另一者移动，以使所述第一标定面能够相对所述第二标定面平行移动；

以及传感器组，该传感器组包括位移传感器和间隙测量传感器，所述位移传感器安装在所述第一标定板或所述第二标定板上，能够对所述标定间隙的厚度大小进行实时检测，所述间隙测量传感器与装配间隙测量系统信号连接并用于对所述标定间隙的厚度大小进行实时检测。

2.根据权利要求1所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，还包括测量仪表，所述测量仪表与所述位移传感器信号连接，并能够显示所述位移传感器实时检测所述标定间隙的厚度测量值。

3.根据权利要求1所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述第一标定板和所述第二标定板均呈长方体状。

4.根据权利要求1所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述直线驱动机构包括导向块和调节杆，所述第一标定板和所述第二标定板中一者的侧壁上加工有导向槽，所述导向块滑动配合于所述导向槽内，并与所述第一标定板和所述第二标定板中的另一者固定连接，所述导向块的滑动方向与所述第一标定面或所述第二标定面相互垂直，所述调节杆同与所述导向块滑动配合的所述第一标定板或所述第二标定板连接，并能带动该所述第一标定板或所述第二标定板沿所述导向块的滑动方向移动。

5.根据权利要求4所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述调节杆为螺纹杆或微分头，与所述导向块滑动配合的所述第一标定板或所述第二标定板上加工有通孔，所述通孔的轴向与所述导向块的滑动方向一致，所述调节杆安装于所述通孔内，并能在外力作用下带动该所述第一标定板或所述第二标定板沿所述导向块的滑动方向移动。

6.根据权利要求4所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述第一标定板和所述第二标定板中一者的至少两侧侧壁上加工有所述导向槽，每个所述导向槽内均滑动配合有所述导向块。

7.根据权利要求4或6所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述导向块远离所述第一标定板和所述第二标定板中另一者的一端固定有挡块。

8.根据权利要求7所述的适用于装配间隙测量系统的标定装置，其特征在于，所述位移传感器安装在所述挡块所在一侧的所述第一标定板或所述第二标定板上。

9.一种适用于装配间隙测量系统的标定方法，其特征在于，使用如权利要求1～8中任一项所述的适用于装配间隙测量系统标定装置，该方法包括以下步骤：

S1：在标定间隙内放入已知厚度为d的标准量块，驱动直线驱动机构动作，使第一标定板和第二标定板相互靠近并分别与该标准量块的两侧相互贴合，直至位移传感器检测的标定间隙厚度值不再变化，记录位移传感器此时检测的标定间隙厚度值a；

S2：继续驱动直线驱动机构动作，使第一标定板和第二标定板相互分开一定距离，此时记录位移传感器检测的标定间隙厚度值b，则有此时的标定间隙的实际厚度值z＝b-a+d；

S3：采用间隙测量传感器测量S2步骤中第一标定板和第二标定板分开后的标定间隙厚度值，记为x，将x的值与z的值进行比对，完成该间隙测量传感器的标定，即完成装配间隙测量系统的标定。

10.根据权利要求9所述的适用于装配间隙测量系统的标定方法，其特征在于，将步骤S2和S3重复多次，获得多组标定间隙的实际厚度值z_i，以及多组标定间隙的测量厚度值x_i，其中，i表示测量次数；分别将每次测量中对应的z_i与x_i进行比对，将多组比对结果进行平均并基于该平均值完成该间隙测量传感器的标定。

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