CN113375615B - 弧形槽测量系统及其测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种弧形槽测量系统及其测量装置，该弧形槽测量装置包括基础板和安装于所述基础板上的至少三个弹性测量单元，该至少三个所述弹性测量单元均包括可弹性浮动的探针；所述弹性测量单元具有回收状态和测量状态，在所述回收状态，所述探针克服弹性力保持在回收位置；在所述测量状态，所述探针在所述弹性力作用下同时伸出并抵接于被测弧形槽上，所述探针的触点位于垂直于被测弧形槽延伸方向的同一截面上，任意两个所述探针的延伸方向不在同一面上。根据本申请的技术方案，提供了一种操作简单且效率较高的小尺寸弧形槽的测量方式。

Description

弧形槽测量系统及其测量装置

技术领域

本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种用于小型弧形槽的弧形槽测量系统及其测量装置。

背景技术

在工业生产过程中，工件出厂或装配前需要测量其各个部位的尺寸参数，以判断其是否满足工作需求。例如需要对设备或工件上的弧形槽结构进行测量，以判断弧形槽的深度、弧度、圆心等参数是否符合装配要求。

传统上的测量方式通常包括使用轮廓测量仪或三坐标测量仪等专用测量仪器进行上述弧形槽参数的测量。然而上述测量仪器使用较为复杂，测量效率不高，难以满足工业生产中的高效率要求，而且对于尺寸较小或者弧长较短的弧形结构，采样信息不足可能会导致测量结果存在较大误差。

因此，如何提供一种操作简单且效率较高的小尺寸弧形槽的测量方式成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种用于小型弧形槽的测量系统及其测量装置，以实现一种操作简单且效率较高的小尺寸弧形槽的测量方式。

根据本申请，提出了一种弧形槽测量装置，该弧形槽测量装置包括基础板和安装于所述基础板上的至少三个弹性测量单元，该至少三个所述弹性测量单元均包括可弹性浮动的探针；所述弹性测量单元具有回收状态和测量状态，在所述回收状态，所述探针克服弹性力保持在回收位置；在所述测量状态，所述探针在所述弹性力作用下同时伸出并抵接于被测弧形槽上，所述探针的触点位于垂直于被测弧形槽延伸方向的同一截面上，任意两个所述探针的延伸方向不在同一面上。

优选地，相邻的所述探针的可弹性浮动的方向之间的夹角α为相同的。

优选地，所述夹角α的大小为10度至45度，优选为15度至30度。

优选地，所述探针的可弹性浮动的方向与所述探针在所述截面上的投影方向相同。

优选地，所述弹性测量单元包括：固定部，该固定部固定安装于所述基础板上；浮动部，该浮动部与所述固定部彼此间隔设置，所述探针固定设置于所述浮动部上；两个连杆，该两个所述连杆彼此平行间隔地连接在所述固定部和浮动部之间，且所述连杆相对于所述固定部和浮动部为可摆动的；至少一个第一延伸件和至少一个第二延伸件，所述第一延伸件固定设置于所述浮动部并向所述固定部延伸，所述第二延伸件固定设置于所述固定部并向所述浮动部延伸，所述第一延伸件和第二延伸件之间连接有弹性件，用于提供所述弹性力；传感器，该传感器固定设置于所述固定部上，用于测量所述第一延伸件的位移变化；和致动件，该致动件固定设置于所述固定部上且作用于所述浮动部或第一延伸件，用于在所述回收状态使所述浮动部克服所述弹性件的弹性力以使所述探针移动至所述回收位置。

优选地，所述连杆与所述固定部和浮动部的连接位置为可弹性变形的。

优选地，至少一个所述第一延伸件和至少一个所述第二延伸件之间设置有限位件，该限位件用于限定所述第一延伸件和第二延伸件之间的最大距离和/或最小距离。

根据本申请的另一方面还提供了一种弧形槽测量系统，该弧形槽测量系统包括工作台，该工作台上设置有弧形槽测量装置和定位机构，所述弧形槽测量装置为如上任意一项所述的弧形槽测量装置，所述定位机构用于固定被测工件，使被测工件上的所述被测弧形槽沿水平纵向方向延伸；所述定位机构与所述弧形槽测量装置在所述水平纵向方向上的相对距离为可变化的。

优选地，所述弧形槽测量系统包括滑台，该滑台沿水平横向方向和所述水平纵向方向可滑动地安装于所述工作台，至少两个所述弧形槽测量装置固定设置于所述滑台上。

优选地，所述弧形槽测量装置上设置有定位测头，在所述测量状态下，所述定位测头抵接于所述被测弧形槽的底部用于测量所述被测弧形槽的深度。

根据本申请的技术方案，在该弧形槽测量装置工作时，至少三个弹性测量单元的探针同时抵接于被测弧形槽的表面，由于任意两个所述探针的延伸方向不在同一截面上，因此能够防止探针在移动的过程中互相干涉，而当探针触点同时抵接于被测弧形槽的同一截面上时，通过将各个弹性测量单元所测得值与对标准件的测量结果相互印证，即可快速且准确地判断该弧形槽是否满足尺寸标准，从而实现了一种操作简单且效率较高的弧形槽测量方式。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的弧形槽测量装置的工作状态的立体图；

图2为图1的A-A方向剖视图；

图3为图1的B部放大图；

图4为图1的C部放大图；

图5为根据本申请优选实施方式的弧形槽测量系统的立体图；

图6为图5的弧形槽测量系统拆除定位机构的立体图。

具体实施方式

对于半径较小（如5mm以下）或弧长较短的弧形槽在测量时，由于其采样范围受到了限定，因此采样信息量偏少，重复测量过程中可能会产生较大的测量误差，导致难以准确测量该弧形槽的参数。本申请提供了一种操作简单且效率较高的小尺寸弧形槽的弧形槽测量装置。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1所示，本申请的弧形槽测量装置包括基础板10和安装于基础板10上的至少三个弹性测量单元20，该至少三个弹性测量单元20均包括可弹性浮动的探针21，弹性测量单元20通过探针21压触在被测弧形槽上，根据不同弹性测量单元20的测量数值，以确定弧形槽的参数（深度、弧度、圆心等）。其中，该弹性测量单元20具有回收状态和测量状态，在回收状态，探针21克服弹性力保持在回收位置；在测量状态，探针21在弹性力作用下同时伸出并抵接于被测弧形槽上，探针21的触点基本位于垂直于被测弧形槽延伸方向的同一截面上，且任意两个探针21的延伸方向不在同一面上。

根据本申请的弧形槽测量装置，在测量装置与被测弧形槽定位前，弹性测量单元20均为回收状态，以使定位过程中探针21不影响被测弧形槽所在工件与弧形槽测量装置的相对移动；定位完成后，弧形槽测量装置的至少三个弹性测量单元20的探针21被释放，在弹性力作用下同时伸出并抵接于被测弧形槽上。其中，由于任意两个探针21的延伸方向不在同一截面上，因此即使取样范围较小，也能够防止探针在移动的过程中互相干涉。而当多个探针21触点同时抵接于被测弧形槽延伸方向上的同一截面上时，通过将各个弹性测量单元所测得值与对标准件的测量结果相互印证，即可快速且准确地判断该弧形槽是否满足标准。

弧形槽测量装置的至少三个弹性测量单元20的探针21的可浮动方向不同，且弹性力方向均指向相对于测量装置定位后的被测弧形槽，通过结合不同方向的弹性测量单元20的测量数值，以推算被测弧形槽的深度、弧度、圆心等参数。优选如图2所示，任意相邻的探针21的可弹性浮动的方向之间的夹角α为相同的，从而减小计算难度。其中，弧形槽测量装置优选包括三个弹性测量单元20，其中弹性测量单元20之间的最大夹角（即两个夹角α）不超过90度，以方便适用于四分之一圆弧或小于四分之一圆弧的弧形槽的取样测量。优选情况下，夹角α的大小可以为10度至45度，优选为15度至30度。

根据上述实施方式，如图2和图3所示，任意探针21的可弹性浮动的方向优选与该探针21在所述截面上的投影方向相同。在任意两个探针21的延伸方向不在同一面上的基础上，当上述至少三个弹性测量单元20的探针21同时动作时，探针21的末端的移动轨迹之间彼此不相交，因此即使是用于取样范围很小的小尺寸弧形槽，也能够尽量避免探针21之间发生干涉。优选型况下，探针21为可拆卸更换的和/或探针21可浮动的方向为可调整的，从而根据被测弧形槽的形状、弧度或弧长等参数不同，可适当调整可弹性浮动的方向和/或选用尺寸相匹配的探针21，例如根据被测弧形槽的尺寸较小时，更换尺寸更细小的探针，以能够方便进行取样测量。所述探针21的末端（用于接触被测弧形槽的一端）优选为如尖头或圆头等点接触的形状。

如图4所示，弧形槽测量装置的弹性测量单元20优选包括固定部22，该固定部22固定安装于基础板10上。探针21可通过弹性的杠杆机构连接于所述固定部22，以实现探针21的弹性浮动，或者优选情况下，弹性测量单元包括可相对于固定部22平行浮动的浮动部23。该浮动部23与固定部22彼此间隔设置，探针21固定设置于浮动部23上；固定部22和浮动部23之间连接有彼此平行间隔的两个相同的连杆24，且连杆24相对于固定部22和浮动部23为可摆动的。根据该实施方式，固定部22和浮动部23以及连杆24共同形成了平行四边形的可浮动机构，以实现浮动部23相对于固定部22的平行浮动。连杆24与固定部22和浮动部23的连接位置优选为可弹性变形的，从而提供浮动部23弹性浮动的弹性力，并且相比于铰接配合的连接方式能够尽量减小配合间隙对测量精度的影响，提高测量准确性。

如图4所示，弹性测量单元20优选包括：至少一个第一延伸件25、至少一个第二延伸件26、传感器28和致动件29。其中，第一延伸件25固定设置于浮动部23并向固定部22延伸，第二延伸件26固定设置于固定部22并向浮动部23延伸，通过在第一延伸件25和第二延伸件26之间连接弹性件27，以用于提供所述弹性力。第一延伸件25和第二延伸件26为传感器28的测量提供了更多的取样区域，该传感器28可以固定设置于固定部22上，用于测量第一延伸件25的位移变化，或者传感器28固定设置于浮动部23上，用于测量浮动部23相对于第二延伸件26的位移变化，以能够准确测量探针21在其可浮动方向上的位置。致动件29可以为小型的气缸、液压推杆或电动推杆等，该致动件29优选固定设置于固定部22上且作用于浮动部23或第一延伸件25，用于在回收状态使浮动部23克服弹性件27的弹性力以使探针21移动至回收位置。上述至少一个第一延伸件25和至少一个第二延伸件26之间优选设置有限位件，该限位件用于限定第一延伸件25和第二延伸件26之间的最大距离和/或最小距离，从而防止测量过程中发生磕碰或探针21过度浮动导致弹性测量单元损坏。

根据本申请优选实施方式的弧形槽测量装置，弹性测量单元20的致动件29提供驱动力，使浮动部23克服弹性件27的弹性力使弹性测量单元20保持在回收状态。此时，将被测弧形槽所在的工件移动至测量位置并固定，上述致动件29停止提供驱动力，浮动部23在弹性件27的弹性力作用下，朝向被测弧形槽所在方向浮动。其中固定于浮动部23上的探针21分别经由彼此不相交的移动轨迹抵触于被测弧形槽上，传感器28通过测量第一延伸件25相对于第二延伸件26的距离，从而获取该弹性测量单元的测量数值。根据相邻弹性测量单元20的探针21的可弹性浮动的方向之间的夹角α，以及上述测量数值，即可方便计算得出被测弧形槽的深度、弧度、圆心等参数；或者通过与标准件测量数值的比对，快速判断该被测弧形槽是否满足生产要求。根据本申请的技术方案，弧形槽测量装置能够适用于尺寸较小或弧长较短的弧形槽的测量，且弹性测量单元20的浮动机构中不存在如铰接连接方式的配合间隙，因此测量精度较高。

根据本申请 改的弧形槽测量装置，本申请还提供了一种弧形槽测量系统。如图5和图6所示，该弧形槽测量系统包括工作台30，该工作台30上设置有弧形槽测量装置和定位机构31。其中，弧形槽测量装置为前文任意实施方式所述的弧形槽测量装置，定位机构31用于固定被测工件，使被测工件上的被测弧形槽沿水平纵向方向Y延伸。优选情况下，定位机构31与弧形槽测量装置在水平纵向方向Y上的相对距离为可变化的，从而使弧形槽测量装置能够测量水平纵向方向Y上的被测弧形槽的任意截面的参数。该弧形槽测量系统也可进行动态测量，弧形槽测量装置的弹性测量单元20的探针21末端优选为弧形或球形，在探针21均弹性压触于被测弧形槽内的情况下，使测量装置与被测工件沿水平纵向方向Y相对移动，通过弹性测量单元20的传感器28的测量数值的变化，可一次性对一段长度的被测弧形槽的参数进行测量，提高测量效率。

弧形槽测量系统优选包括滑台32，该滑台32沿如图5和图6所示的水平横向方向X和水平纵向方向Y可滑动地安装于工作台30，至少两个弧形槽测量装置固定设置于滑台32上。其中，通过该滑台32可实现上述定位机构31与弧形槽测量装置在水平纵向方向Y上的相对距离的调整；或者通过滑台32沿水平横向方向X移动，以使不同的弧形槽测量装置对同一被测弧形槽进行测量，或根据不同的被测工件实现不同弹性测量装置的快速换型。至少两个弧形槽测量装置的弹性测量单元20所对应的测量区域优选为不同的，例如被测弧形槽尺寸较小且为半圆形槽时，传统测量方式难以取样测量，本申请的测量系统可通过设置一个弧形槽测量装置测量被测弧形槽的四分之一圆弧，另一个弧形槽测量装置用于测量被测弧形槽的另外四分之一圆弧。

如图6所示，弧形槽测量装置上优选还设置有定位测头33，在测量状态下，定位测头33抵接于被测弧形槽的底部用于测量被测弧形槽的深度，可根据该深度的测量值的大小判断弹性测量装置与被测弧形槽的定位是否准确。例如，通过弹性测量装置测量标准件的弧形槽时，记录定位测头的数值，在测量被测工件时，通过定位测头33的测量数值调整定位后，再进行弹性测量单元20的测量数值的比对，使测量结果更加可靠，减少由于定位问题导致的测量误差。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.弧形槽测量装置，其特征在于，该弧形槽测量装置包括基础板（10）和安装于所述基础板（10）上的至少三个弹性测量单元（20），该至少三个所述弹性测量单元（20）均包括可弹性浮动的探针（21）；

所述弹性测量单元（20）具有回收状态和测量状态，

在所述回收状态，所述探针（21）克服弹性力保持在回收位置；

在所述测量状态，所述探针（21）在所述弹性力作用下同时伸出并抵接于被测弧形槽上，所述探针（21）的触点位于垂直于被测弧形槽延伸方向的同一截面上，任意两个所述探针（21）的延伸方向不在同一面上；

所述至少三个弹性测量单元（20）的弹性力的方向不同且均指向所述被测弧形槽。

2.根据权利要求1所述的弧形槽测量装置，其特征在于，相邻的所述探针（21）的可弹性浮动的方向之间的夹角α为相同的。

3.根据权利要求2所述的弧形槽测量装置，其特征在于，所述夹角α的大小为10度至45度。

4.根据权利要求2所述的弧形槽测量装置，其特征在于，所述探针（21）的可弹性浮动的方向与所述探针（21）在所述截面上的投影方向相同。

5.根据权利要求1所述的弧形槽测量装置，其特征在于，所述弹性测量单元（20）包括：

固定部（22），该固定部（22）固定安装于所述基础板（10）上；

浮动部（23），该浮动部（23）与所述固定部（22）彼此间隔设置，所述探针（21）固定设置于所述浮动部（23）上；

两个连杆（24），该两个所述连杆（24）彼此平行间隔地连接在所述固定部（22）和浮动部（23）之间，且所述连杆（24）相对于所述固定部（22）和浮动部（23）为可摆动的；

至少一个第一延伸件（25）和至少一个第二延伸件（26），所述第一延伸件（25）固定设置于所述浮动部（23）并向所述固定部（22）延伸，所述第二延伸件（26）固定设置于所述固定部（22）并向所述浮动部（23）延伸，所述第一延伸件（25）和第二延伸件（26）之间连接有弹性件（27），用于提供所述弹性力；

传感器（28），该传感器（28）固定设置于所述固定部（22）上，用于测量所述第一延伸件（25）的位移变化；和

致动件（29），该致动件（29）固定设置于所述固定部（22）上且作用于所述浮动部（23）或第一延伸件（25），用于在所述回收状态使所述浮动部（23）克服所述弹性件（27）的弹性力以使所述探针（21）移动至所述回收位置。

6.根据权利要求5所述的弧形槽测量装置，其特征在于，所述连杆（24）与所述固定部（22）和浮动部（23）的连接位置为可弹性变形的。

7.根据权利要求5所述的弧形槽测量装置，其特征在于，至少一个所述第一延伸件（25）和至少一个所述第二延伸件（26）之间设置有限位件，该限位件用于限定所述第一延伸件（25）和第二延伸件（26）之间的最大距离和/或最小距离。

8.弧形槽测量系统，其特征在于，该弧形槽测量系统包括工作台（30），该工作台（30）上设置有弧形槽测量装置和定位机构（31），

所述弧形槽测量装置为权利要求1-7中任意一项所述的弧形槽测量装置，所述定位机构（31）用于固定被测工件，使被测工件上的所述被测弧形槽沿水平纵向方向Y延伸；

所述定位机构（31）与所述弧形槽测量装置在所述水平纵向方向Y上的相对距离为可变化的。

9.根据权利要求8所述的弧形槽测量系统，其特征在于，所述弧形槽测量系统包括滑台（32），该滑台（32）沿水平横向方向X和所述水平纵向方向Y可滑动地安装于所述工作台（30），至少两个所述弧形槽测量装置固定设置于所述滑台（32）上。

10.根据权利要求8或9中的任意一项所述的弧形槽测量系统，其特征在于，所述弧形槽测量装置上设置有定位测头（33），在所述测量状态下，所述定位测头（33）抵接于所述被测弧形槽的底部用于测量所述被测弧形槽的深度。

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