CN115077452A - 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法 - Google Patents

一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115077452A
CN115077452A CN202210612932.6A CN202210612932A CN115077452A CN 115077452 A CN115077452 A CN 115077452A CN 202210612932 A CN202210612932 A CN 202210612932A CN 115077452 A CN115077452 A CN 115077452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crankshaft
measuring
data
displacement sensor
xyz
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210612932.6A
Other languages
English (en)
Inventor
马立超
许家兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Yigong Precision Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Yigong Precision Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Yigong Precision Technology Co ltd filed Critical Shanghai Yigong Precision Technology Co ltd
Priority to CN202210612932.6A priority Critical patent/CN115077452A/zh
Publication of CN115077452A publication Critical patent/CN115077452A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B21/24—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，包括：接触式位移传感器M1停止在预设置的测量位置，曲柄轴旋转，M1测量得到位移数据M1‑n，直线位移传感器M2测量M1在竖直方向上的位置，角度传感器M3测量得到角度数据M3‑n；基于标定距离得到各个测量位置的真实数据；基于真实数据、角度数据和M2的测量数据计算得到曲柄轴的几何参数。与现有技术相比，本发明通过预设测量位置的方式，通过RV减速器曲柄轴检测设备快速采集曲柄轴各处的数据，结合标定距离可以高精度计算曲柄轴各处的半径测量值，通过坐标转换和最小二乘法拟合圆确定曲柄轴各个部分的圆心坐标和半径，进而计算得到曲柄轴的几何参数，速度更快、适应性更好，可达到微米级的检测精度。

Description

一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法
技术领域
本发明涉及曲柄轴检测方法，尤其是涉及一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法。
背景技术
RV减速器是一种传动装置，具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度高、效率高、传动平稳、抗冲击力强、扭矩大、振动小等一系列优点，被广泛应用于工业机器人、机床，是工业自动化的必备部件。随着制造业的飞速发展，作为工业机器人的关键部件，市场对RV减速机的需求量增大，而曲柄轴又是RV减速机的关键零件，因此在各类RV减速机的设计生产中要求配套相应的曲柄轴检测设备。
曲柄轴的精度影响了RV减速机的整体性能，从而影响工业机器人的整体精度，因此曲柄轴的检测在RV减速机的生产中至关重要，是质量保障的重要环节，严重影响装配精度。对于曲柄轴的检测，包含同轴度检测、圆柱度等参数的检测，现有技术中，中国专利CN202111596696.5公开了一种超高精度RV减速器曲轴专用测量设备，构建了一种在旋转过程中通过接触式测量仪对几何参数检测的装置，用以检测生产出来的曲轴的各项数据，从而保障曲轴的质量及精度。但是，上述专利并未公开系统化的测量方法，难以实现超高精度RV减速器曲柄轴的检测。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，基于RV减速器曲柄轴检测设备实现，所述RV减速器曲柄轴检测设备包括控制系统、驱动系统、接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3；
具体的，检测方法包括以下步骤：
Step1、驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一个预设置的测量位置，接触式位移传感器M1的探头伸出并与曲柄轴接触；
Step2、由驱动系统带动曲柄轴绕轴向旋转，在曲柄轴的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到曲柄轴相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据M1-n，直线位移传感器M2用于测量接触式位移传感器M1在竖直方向上的位置，角度传感器M3测量得到曲柄轴的角度数据M3-n，其中n为整数，用于标示不同的测量位置；
Step3、预设置N+1个测量位置，N>0，重复步骤Step1～Step2，直至得到各个测量位置的位移数据和角度数据：{M1-n，n＝0、…、N}，{M3-n，n＝0、…、N}；
Step4、获取预存储的各个测量位置的标定距离(H0、…、HN)，所述标定距离为接触式位移传感器M1的测量原点与曲柄轴旋转中心之间的距离，将各个测量位置的标定距离减去位移数据，得到各个测量位置的真实数据{P-n，n＝0、…、N}；
Step5、基于真实数据、角度数据和直线位移传感器M2的测量数据计算得到各个测量位置的圆心坐标和半径，据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴的几何参数。
优选的，步骤Step5具体为：
Step51、对真实数据进行滤波计算，滤除设备固有频率噪声；
Step52、选定一个测量位置，将真实数据与角度数据一一对应，得到该测量位置的多个点，对所有点进行坐标转换，由极坐标系转换为直角坐标系，结合直线位移传感器M2的测量数据，得到该测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标，重复此步骤直至得到所有测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标；
Step53、选定一个测量位置，将该测量位置在直角坐标系下的所有点进行最小二乘法拟合圆，得到该测量位置的圆心坐标和半径，重复此步骤直至得到所有测量位置的圆心坐标和半径；
Step54、根据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴的几何参数。
优选的，步骤Step51具体为：选定一个测量位置，将该测量位置的真实数据进行FFT快速傅里叶变换，转换为频域数据，在频域内去除高频分量后再进行iFFT逆变换，变回时域数据，完成该测量位置的滤波计算，重复此步骤直至完成每个测量位置的滤波计算。
优选的，所述曲柄轴自下而上包括花键K、花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4，所述花键K、花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4同轴，其轴线为曲柄轴的旋转中心，花键部分由一对顶针G压紧，驱动系统通过顶针带动所述曲柄轴旋转，预设置的测量位置为8个，记为Z0～Z7，两两设置在花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4上。
优选的，获取各个测量位置的圆心坐标(Oxyz-0～Oxyz-7)和半径(R0～R7)：
花键侧圆柱C1的圆心坐标为(Oxyz-0+Oxyz-1)/2，半径为(R0+R1)/2；
花键侧偏心轴C2的圆心坐标为(Oxyz-2+Oxyz-3)/2，半径为(R2+R3)/2；
非花键侧偏心轴C3的圆心坐标为(Oxyz-4+Oxyz-5)/2，半径为(R4+R5)/2；
非花键侧圆柱C4的圆心坐标为(Oxyz-6+Oxyz-7)/2，半径为(R6+R7)/2；
曲柄轴的偏心距为花键侧偏心轴C2和非花键侧偏心轴C3到中轴线的距离，所述中轴线是花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4的圆心连线；
曲柄轴的同轴度为Oxyz-0、Oxyz-1、Oxyz-6、Oxyz-7到中轴线距离的最大值乘以2；
曲柄轴的圆柱度等于(Oxyz-0～Oxyz-7)到中轴线距离的最大值减去最小值。
优选的，各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在预设置的测量位置，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到各个测量位置处的标定距离。
优选的，各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一部分测量位置处，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到一部分测量位置处的标定距离，使用最小二乘法拟合求得剩余部分的测量位置处的标定距离。
优选的，所述零件为曲柄轴或轴柱类零件。
优选的，所述RV减速器曲柄轴检测设备中，驱动系统包括驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸，所述驱动电机S1带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动，所述驱动电机S2带动曲柄轴绕轴向旋转，所述驱动气缸带动接触式位移传感器M1在水平方向上伸缩，所述驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸由控制系统控制。
优选的，所述RV减速器曲柄轴检测设备还包括数据采集系统，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3通过数据采集系统与控制系统相连，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3的测量值同步传给控制系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过预设测量位置的方式，通过RV减速器曲柄轴检测设备快速采集曲柄轴各处的数据，结合标定距离可以高精度计算曲柄轴各处的半径测量值，通过坐标转换和最小二乘法拟合圆确定曲柄轴各个部分的圆心坐标和半径，进而计算得到曲柄轴的几何参数，速度更快、适应性更好，可达到微米级的检测精度，实现超高精度RV减速器曲柄轴的检测。
(2)考虑到接触式位移传感器M1在竖直方向上移动后，其测量原点与曲柄轴旋转中心之间的距离会发生细微变动，故而预设测量位置并测得标定距离，消除了误差，只要旋转中心不重新调整，就可以持续进行曲柄轴零件的检测。
(3)通过坐标转换将位移数据和角度数据结合转换到笛卡尔坐标系下，通过最小二乘法拟合圆确定各个位置的圆心坐标和半径，在坐标系下计算曲柄轴的几何参数，精度更高。
附图说明
图1为曲柄轴的检测示意图；
图2为测量位置的示意图；
图3为RV减速器曲柄轴检测设备的结构示意图；
图4为曲柄轴检测方法的流程图；
图5为标定距离、位移数据和真实数据的数据模型示意图；
图6为标定距离的示意图；
附图标记：1、曲柄轴，2、控制系统，3、数据采集系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
实施例1：
曲柄轴1进行数据测量时的示意图如图1所示。零件曲柄轴1自下而上包括花键K、花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4，在检测的过程中，曲柄轴1轴向的上下两端由顶尖(图中未示出)压紧固定，限制其轴向的自由度。
花键K、花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4同轴，其轴线为曲柄轴1的旋转中心，在花键部分，有一对顶针G压紧顶住花键K的齿根，顶针G可以在外部驱动机构的带动下绕曲柄轴1的轴向旋转。因此当上下顶尖压紧曲柄轴1后，曲柄轴1将会在顶针G的带动下轴向旋转，克服上下顶尖的摩擦阻力。
RV减速器曲柄轴检测设备包括控制系统2、驱动系统、接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3，可参见中国专利CN202111596696.5。如图1、图2和图3所示，控制系统2连接驱动系统、接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3。驱动系统包括驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸A，驱动电机S1带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动，驱动电机S2带动曲柄轴1绕轴向旋转，驱动气缸A带动接触式位移传感器M1在水平方向上伸缩，驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸A由控制系统2控制。RV减速器曲柄轴检测设备还包括数据采集系统3，用于进行信号放大、AD转换等操作，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3通过数据采集系统3与控制系统2相连，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3的测量值同步传给控制系统2。
在检测时，根据直线位移传感器M2的实时测量反馈，接触式位移传感器M1在驱动电机S1的驱动下运动到特定高度的测量位置处，在驱动气缸A的驱动下接触式位移传感器M1的探头运动到与曲柄轴1接触位置，在顶针G旋转的过程中接触式位移传感器M1的探头始终与曲柄轴1保持接触，接触式位移传感器M1和角度传感器M3采集数据直至曲柄轴1旋转完完整的一周。
一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，如图4所示，包括以下步骤：
Step1、驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一个预设置的测量位置；
Step2、接触式位移传感器M1的探头伸出并与曲柄轴1接触，由驱动系统带动曲柄轴1绕轴向旋转，在曲柄轴1的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到曲柄轴1相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据M1-n，直线位移传感器M2用于测量接触式位移传感器M1在竖直方向上的位置，角度传感器M3测量得到曲柄轴1的角度数据M3-n，其中n为整数，用于标示不同的测量位置；
Step3、预设置N+1个测量位置，N>0，重复步骤Step1～Step2，直至得到各个测量位置的位移数据和角度数据：{M1-n，n＝0、…、N}，{M3-n，n＝0、…、N}，可以理解的是，为了保证测量精度，应自上而下或自下而上依次进行各个测量位置的数据采集，以n＝0处为例，M1-0和M3-0为数据集，包含多个数据(一般为几百个)，M1-0中记录曲柄轴1旋转一周的过程中等时间间隔采集的接触式位移传感器M1的测量原点与曲柄轴1之间的距离，M3-0中记录曲柄轴1旋转一周的过程中等时间间隔采集的角度传感器M3测量的曲柄轴1旋转角度值；
Step4、获取预存储的各个测量位置的标定距离(H0、…、HN)，标定距离为接触式位移传感器M1的测量原点与曲柄轴1旋转中心之间的距离，将各个测量位置的标定距离减去位移数据，得到各个测量位置的真实数据{P-n，n＝0、…、N}；
标定距离的测量方法有多种，选择曲柄轴1或者其他轴柱类零件，本实施例给出以下两种实施方式：
①各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在预设置的测量位置，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到各个测量位置处的标定距离。
②各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一部分测量位置处，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到一部分测量位置处的标定距离，使用最小二乘法拟合求得剩余部分的测量位置处的标定距离。
Step5、基于真实数据、角度数据和直线位移传感器M2的测量数据计算得到各个测量位置的圆心坐标和半径，据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴1的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴1的几何参数，具体为：
Step51、对真实数据进行滤波计算，滤除设备固有频率噪声，具体为：选定一个测量位置，将该测量位置的真实数据进行FFT快速傅里叶变换，转换为频域数据，在频域内去除高频分量后再进行iFFT逆变换，变回时域数据，完成该测量位置的滤波计算，重复此步骤直至完成每个测量位置的滤波计算；
Step52、选定一个测量位置，将真实数据与角度数据一一对应，得到该测量位置的多个点，对所有点进行坐标转换，由极坐标系转换为直角坐标系，结合直线位移传感器M2的测量数据，得到该测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标，重复此步骤直至得到所有测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标；
Step53、选定一个测量位置，将该测量位置在直角坐标系下的所有点进行最小二乘法拟合圆，得到该测量位置的圆心坐标和半径，重复此步骤直至得到所有测量位置的圆心坐标和半径；
Step54、根据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴1的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴1的几何参数。
本实施例中，如图2所示，预设了8个测量位置，记为Z0～Z7，两两设置在花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4上。可以理解的是，为了保证测量效果，Z0和Z1应均分花键侧圆柱C1，Z2和Z3应均分花键侧偏心轴C2，Z4和Z5应均分非花键侧偏心轴C3，Z6和Z7应均分非花键侧圆柱C4。
如图4所示，接触式位置传感器M1在驱动系统的带动下沿竖直方向上下运动，直线位移传感器M2可测量接触式位移传感器M1在竖直方向上的位置，驱动系统可精准的停止在Z0～Z7的各个位置。当接触式位移传感器M1上下运动的过程中，由驱动系统将接触式位移传感器M1移动到缩回位置(图2中Q2处)。当接触式位移传感器M1到达预设的8个测量位置时，驱动系统将接触式位移传感器M1移动到伸出位置(图2中Q1处)，接触式位移传感器M1的探头与零件曲柄轴1接触。
在每个测量位置，顶针G带动曲柄轴1绕轴向匀速旋转，在旋转一周的过程中，等时间间隔地采集曲柄轴1的绝对角度M3和M1的数值，得到位移数据和角度数据，时间间隔和旋转速度决定了采样量，重复这个过程，总共可以获得与Z0～Z7相对应的8组位移数据和8组角度数据，同样的，由于相对运动，还需要直线传感器M2采集M1在竖直方向上的位置。其中接触式位移位移传感器M1、直线传感器M2和用于测量曲柄轴1旋转角度的角度传感器M3均为绝对式传感器，可以获得绝对数值。但本申请不限于使用绝对式传感器，带有参考点的增量传感器也可以满足测量要求。
以在Z0位置的某一时刻为例，采集得到的数据集为(接触式位移传感器数值M1-0，角度传感器数值M3-0)，如图5所示，M1-0中的各个数值是曲柄轴1旋转过程中周向上的各处对于测头原点O2的距离，即图中e2，而实际想要测量的数据为真实数据(探头到旋转中心O1的距离)，即图中e3，为了得到真实数据必须先得到标定距离，即图中e1，然后用标定距离减去位移数据求得真实数据。而关于角度数据，在曲柄轴1上确定一个初始位置W后，测量在曲柄轴1旋转过程中该初始位置W相对角度传感器M3的旋转角度θ即可。
如图6所示，标定数据(H0、…、H7)无法直接测量得到，需要通过标定程序获得。本实施例中，在进行标定前，需准备一个已经由其他设备测得精确半径数据的标定零件，标定零件在Z0处的半径数据为Rref0，因此采集保存{Ref0+M1_0}可形成一组新的数据集，对该数据集的数据取平均值即可得到标定距离H0的数值。按照相同的方法对Z1、Z6和Z7处进行测量，总共可得到H0、H1、H6和H7共四个标定参数。标定距离H2、H3、H4、H5并不直接求得，而是由(H0，Z0)、(H1，Z1)、(H6，Z6)、(H7，Z7)四个点用最小二乘法拟合直线，将Z2～Z5的值带入拟合直线公式求得。当设备标定完成后，H0～H7的值存入控制系统2的非易失性存储介质中永久保存，直到下次重新标定。
当标定完成后，按照步骤进行数据处理，即可得到曲柄轴1的直径、偏心圆直径、偏心距、同轴度、圆柱度等参数，根据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴1的几何参数的对应关系，计算确定的几何参数如下：
获取各个测量位置的圆心坐标(Oxyz-0～Oxyz-7)和半径(R0～R7)：
花键侧圆柱C1的圆心坐标为(Oxyz-0+Oxyz-1)/2，半径为(R0+R1)/2；
花键侧偏心轴C2的圆心坐标为(Oxyz-2+Oxyz-3)/2，半径为(R2+R3)/2；
非花键侧偏心轴C3的圆心坐标为(Oxyz-4+Oxyz-5)/2，半径为(R4+R5)/2；
非花键侧圆柱C4的圆心坐标为(Oxyz-6+Oxyz-7)/2，半径为(R6+R7)/2；
曲柄轴的偏心距为花键侧偏心轴C2和非花键侧偏心轴C3到中轴线的距离，中轴线是花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4的圆心连线；
曲柄轴的同轴度为Oxyz-0、Oxyz-1、Oxyz-6、Oxyz-7到中轴线距离的最大值乘以2；
曲柄轴的圆柱度等于(Oxyz-0～Oxyz-7)到中轴线距离的最大值减去最小值。
下面给出本申请的一次实施数据：
1)采集原始数据
执行步骤Step1～Step3，若第一次执行，还需要测定各个测量位置的标定距离。在采集结束后，数据按照序号index-标记点名称Marker-位移传感器数值p-高度值L-角度编码器数据phi按列排列。因为位移传感器设置的问题，实际采样值可能会出现负数，进行计算的时候需要取其绝对值，p即接触式位移传感器M1的测量值，也就是图5中的e2，L即直线位移传感器M2的测量值，phi即角度传感器M3的测量值。原始数据如下，由于数据量较大，省略了部分测量值：
ZartName：RV20E028
index，Marker，p，L，phi
0，Z0，-20810.6，33004.02，0.092597655
1，Z0，-20810.6，33004.03，0.092603133
2，Z0，-20810.6，33004.03，0.092603133
3，Z0，-20810.6，33004，0.092585602
4，Z0，-20810.6，33004.02，0.09259875
5，Z0，-20810.6，33004.02，0.092603133
6，Z0，-20810.6，33004.01，0.09259875
7，Z0，-20810.6，33004.01，0.092585602
8，Z0，-20810.6，33004.02，0.09259875
9，Z0，-20810.6，33004.02，0.092585602
10，Z0，-20810.6，33004.02，0.092603133
11，Z0，-20810.6，33004.02，0.09259875
12，Z0，-20810.6，33004.02，0.09259875
13，Z0，-20810.6，33004.02，0.092602037
14，Z0，-20810.6，33004.02，0.092603133
15，Z0，-20810.6，33004.02，0.092589985
16，Z0，-20810.6，33004.01，0.092585602
17，Z0，-20810.6，33004.02，0.092597655
18，Z0，-20810.6，33004.03，0.092589985
19，Z0，-20810.6，33004.01，0.09259875
20，Z0，-20810.4，33004.02，0.094450484
21，Z0，-20810.3，33004.03，0.098067392
22，Z0，-20810.3，33004.03，0.102422801
23，Z0，-20810.2，33004.01，0.107009404
...
10156，Z7，-20819.5，71006.16，0.662792558
10157，Z7，-20819.5，71006.14，0.667722114
10158，Z7，-20819.6，71006.14，0.672629757
10159，Z7，-20819.6，71006.15，0.677531921
10160，Z7，-20819.6，71006.16，0.682339856
10161，Z7，-20819.7，71006.15，0.68724202
10162，Z7，-20819.6，71006.15，0.692042284
10163，Z7，-20819.6，71006.15，0.696988276
10164，Z7，-20819.6，71006.14，0.702118346
10165，Z7，-20819.6，71006.14，0.707272522
10166，Z7，-20819.6，71006.16，0.712436559
10167，Z7，-20819.7，71006.14，0.717548002
10168，Z7，-20819.6，71006.15，0.722632052
10169，Z7，-20819.6，71006.14，0.727673371
10170，Z7，-20819.6，71006.16，0.732682914
10171，Z7，-20819.6，71006.14，0.737676021
10172，Z7，-20819.7，71006.15，0.742623109
10173，Z7，-20819.8，71006.14，0.747569101
10174，Z7，-20819.8，71006.14，0.7526663
10175，Z7，-20819.8，71006.15，0.757840199
10176，Z7，-20819.8，71006.16，0.76294945
10177，Z7，-20819.8，71006.15，0.768035692
10178，Z7，-20819.8，71006.15，0.773025513
10179，Z7，-20819.8，71006.15，0.77804163
10180，Z7，-20819.7，71006.15，0.783067608
10181，Z7，-20819.7，71006.14，0.788049759
2)计算实际距离值
之前已经用标定零件计算得到标定距离H0～H7分别为：
H0＝28415.265430150022；
H1＝28414.78629921261；
H2＝28414.166349833478；
H3＝28415.932204481185；
H4＝28417.690196895641；
H5＝28418.249276324481；
H6＝28421.040015540086；
H7＝28421.848592650462；
对于每个测量位置，将标定距离Hn(n＝0～7)减去该测量位置的位移传感器数值p得到所有位置的实际距离值，如Z0的第一个点会变成28415.26-20810.6，Z7的最后一个点会变成28421.84-20819.7，这样从数据集M1-0、M1-1、…、M1-7得到数据集P-0、P-2、…、P-7。完成后，得到8个测量位置处的真实数据。
3)进行滤波计算
分别对每个测量位置的真实数据进行滤波计算。首先将真实数据进行FFT快速傅里叶变换，得到频域的数据集，在频域内去除高频分量后再进行iFFT逆变换得到滤波后的时域数据。
4)转换为直角坐标系
以Z0的第一个点为例，真实数据+角度数据标记的点为(l，ang)，l即Z0处的第一个点的实际距离值，ang即Z0处的第一个点的角度值，转换为直角坐标系为(l*cos(ang)，l*sin(ang))，再结合直线位移传感器M2的测量数据，对所有点进行转换，得到新的数据集
5)进行最小二乘法拟合
以测量位置Z0处为例，在直角坐标系下将多个点进行最小二乘法拟合圆可以得到圆心坐标Oxyz-0＝(x-0，y-0，z-0)和半径R0，8个测量位置处的圆心坐标和半径如下：
Oxyz-0＝(1.6173，1.0284，33004.18)，R0＝7602.34；
Oxyz-1＝(1.6195，1.0110，35012.58)，R1＝7602.06；
Oxyz-2＝(-851.9504，-284.9413，40018.41)，R2＝11845.87；
Oxyz-3＝(-851.7774，-285.7959，46006.78)，R3＝11845.09；
Oxyz-4＝(854.1788，287.0766，53006.79)，R4＝11846.12；
Oxyz-5＝(853.8936，287.4504，58006.80)，R5＝11845.43；
Oxyz-6＝(1.3125，0.0468，65013.44)，R6＝7602.62；
Oxyz-7＝(1.2778，-0.0562，71006.15)，R7＝7601.71；
6)求曲柄轴1参数
花键侧圆柱C1的半径为(R0+R1)/2＝7602.2，圆心为(Oxyz-0+Oxyz-1)/2＝(1.6184，1.0196，34008.38)；
花键侧偏心圆C2的半径为(R2+R3)/2＝11845.48，圆心为(Oxyz-2+Oxyz-3)/2＝(-851.86，-285.36，43012.60)；
非花键侧偏心圆C3的半径为(R4+R5)/2＝11845.77，圆心为(Oxyz-4+Oxyz-5)/2＝(854.03，287.26，55506.79)；
非花键侧圆柱C4的半径为(R6+R7)/2＝7602.16，圆心为(Oxyz-6+Oxyz-7)/2＝(1.2951，-0.0046，68009.79)；
以C1和C4的圆心连线求出曲柄轴1的中轴线方程，偏心距为C2和C3圆心到中轴线的距离；
曲柄轴的同轴度为Oxyz-0、Oxyz-1、Oxyz-6、Oxyz-7到中轴线距离的最大值乘以2；
曲柄轴的圆柱度等于(Oxyz-0～Oxyz-7)到中轴线距离的最大值减去最小值。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，基于RV减速器曲柄轴检测设备实现，所述RV减速器曲柄轴检测设备包括控制系统、驱动系统、接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3；
具体的，检测方法包括以下步骤：
Step1、驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一个预设置的测量位置；
Step2、接触式位移传感器M1的探头伸出并与曲柄轴接触，由驱动系统带动曲柄轴绕轴向旋转，在曲柄轴的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到曲柄轴相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据M1-n，直线位移传感器M2用于测量接触式位移传感器M1在竖直方向上的位置，角度传感器M3测量得到曲柄轴的角度数据M3-n，其中n为整数，用于标示不同的测量位置；
Step3、预设置N+1个测量位置，N>0，重复步骤Step1～Step2，直至得到各个测量位置的位移数据和角度数据：{M1-n，n＝0、…、N}，{M3-n，n＝0、…、N}；
Step4、获取预存储的各个测量位置的标定距离(H0、…、HN)，所述标定距离为接触式位移传感器M1的测量原点与曲柄轴旋转中心之间的距离，将各个测量位置的标定距离减去位移数据，得到各个测量位置的真实数据{P-n，n＝0、…、N}；
Step5、基于真实数据、角度数据和直线位移传感器M2的测量数据计算得到各个测量位置的圆心坐标和半径，据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴的几何参数。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，步骤Step5具体为：
Step51、对真实数据进行滤波计算，滤除设备固有频率噪声；
Step52、选定一个测量位置，将真实数据与角度数据一一对应，得到该测量位置的多个点，对所有点进行坐标转换，由极坐标系转换为直角坐标系，结合直线位移传感器M2的测量数据，得到该测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标，重复此步骤直至得到所有测量位置在直角坐标系下的所有点的坐标；
Step53、选定一个测量位置，将该测量位置在直角坐标系下的所有点进行最小二乘法拟合圆，得到该测量位置的圆心坐标和半径，重复此步骤直至得到所有测量位置的圆心坐标和半径；
Step54、根据各个测量位置的圆心坐标和半径与曲柄轴的几何参数的对应关系，计算得到曲柄轴的几何参数。
3.根据权利要求2所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，步骤Step51具体为：选定一个测量位置，将该测量位置的真实数据进行FFT快速傅里叶变换，转换为频域数据，在频域内去除高频分量后再进行iFFT逆变换，变回时域数据，完成该测量位置的滤波计算，重复此步骤直至完成每个测量位置的滤波计算。
4.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，所述曲柄轴自下而上包括花键K、花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4，所述花键K、花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4同轴，其轴线为曲柄轴的旋转中心，花键部分由一对顶针G压紧，驱动系统通过顶针带动所述曲柄轴旋转，预设置的测量位置为8个，记为Z0～Z7，两两设置在花键侧圆柱C1、花键侧偏心轴C2、非花键侧偏心轴C3和非花键侧圆柱C4上。
5.根据权利要求4所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，获取各个测量位置的圆心坐标(Oxyz-0～Oxyz-7)和半径(R0～R7)：
花键侧圆柱C1的圆心坐标为(Oxyz-0+Oxyz-1)/2，半径为(R0+R1)/2；
花键侧偏心轴C2的圆心坐标为(Oxyz-2+Oxyz-3)/2，半径为(R2+R3)/2；
非花键侧偏心轴C3的圆心坐标为(Oxyz-4+Oxyz-5)/2，半径为(R4+R5)/2；
非花键侧圆柱C4的圆心坐标为(Oxyz-6+Oxyz-7)/2，半径为(R6+R7)/2；
曲柄轴的偏心距为花键侧偏心轴C2和非花键侧偏心轴C3到中轴线的距离，所述中轴线是花键侧圆柱C1和非花键侧圆柱C4的圆心连线；
曲柄轴的同轴度为Oxyz-0、Oxyz-1、Oxyz-6、Oxyz-7到中轴线距离的最大值乘以2；
曲柄轴的圆柱度等于(Oxyz-0～Oxyz-7)到中轴线距离的最大值减去最小值。
6.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在预设置的测量位置，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到各个测量位置处的标定距离。
7.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，各个测量位置的标定距离的测定方法为：
取一个几何参数已测定的零件，驱动系统带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动并停止在一部分测量位置处，由驱动系统带动零件绕轴向旋转，在零件的旋转过程中，接触式位移传感器M1测量得到零件相对于接触式位移传感器M1的测量原点的位移数据，将位移数据加上测量位置处零件的半径并取均值得到一部分测量位置处的标定距离，使用最小二乘法拟合求得剩余部分的测量位置处的标定距离。
8.根据权利要求6或7所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，所述零件为曲柄轴或轴柱类零件。
9.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，所述RV减速器曲柄轴检测设备中，驱动系统包括驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸，所述驱动电机S1带动接触式位移传感器M1在竖直方向上运动，所述驱动电机S2带动曲柄轴绕轴向旋转，所述驱动气缸带动接触式位移传感器M1在水平方向上伸缩，所述驱动电机S1、驱动电机S2和驱动气缸由控制系统控制。
10.根据权利要求1所述的一种超高精度RV减速器曲柄轴的检测方法，其特征在于，所述RV减速器曲柄轴检测设备还包括数据采集系统，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3通过数据采集系统与控制系统相连，接触式位移传感器M1、直线位移传感器M2和角度传感器M3的测量值同步传给控制系统。
CN202210612932.6A 2022-05-31 2022-05-31 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法 Pending CN115077452A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210612932.6A CN115077452A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210612932.6A CN115077452A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115077452A true CN115077452A (zh) 2022-09-20

Family

ID=83250108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210612932.6A Pending CN115077452A (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115077452A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115752344A (zh) * 2022-11-15 2023-03-07 上海羿弓精密科技有限公司 一种rv减速器曲柄轴相位夹角的检测方法
CN115790399A (zh) * 2023-01-13 2023-03-14 北京航天计量测试技术研究所 基于双位移传感器的弹头长度测量方法
CN117553732A (zh) * 2023-10-27 2024-02-13 河北省科学院应用数学研究所 曲轴相对转角测量装置及方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115752344A (zh) * 2022-11-15 2023-03-07 上海羿弓精密科技有限公司 一种rv减速器曲柄轴相位夹角的检测方法
CN115752344B (zh) * 2022-11-15 2023-09-05 上海羿弓精密科技有限公司 一种rv减速器曲柄轴相位夹角的检测方法
CN115790399A (zh) * 2023-01-13 2023-03-14 北京航天计量测试技术研究所 基于双位移传感器的弹头长度测量方法
US12050097B2 (en) 2023-01-13 2024-07-30 Beijing Aerospace Institute For Metrology And Measurement Technology Length measurement method for conical workpiece based on dual displacement sensors
CN117553732A (zh) * 2023-10-27 2024-02-13 河北省科学院应用数学研究所 曲轴相对转角测量装置及方法
CN117553732B (zh) * 2023-10-27 2024-04-26 河北省科学院应用数学研究所 曲轴相对转角测量装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115077452A (zh) 一种超高精度rv减速器曲柄轴的检测方法
CN107588742B (zh) 一种基于线结构光的圆柱齿轮齿廓偏差测量方法
CN109780965B (zh) 基于同心圆网格遍历寻优的圆柱面多要素检测装置及方法
CN108050949B (zh) 一种测量螺纹三维中径及螺纹二维综合参数的方法
CN103148827B (zh) 一种基于关节臂测量机的大齿轮测量方法
CN110455244B (zh) 一种利用粗糙度轮廓仪进行圆柱齿轮齿距偏差测量的方法
CN110470242B (zh) 一种大型零件内孔圆度在位测量装置及方法
CN110954021B (zh) 基于数控运动平台的涡旋盘测量方法及装置
CN100554867C (zh) 罗拉成品检测方法
CN110470243B (zh) 基于非接触传感器且工件可偏置的内圆度测量方法及装置
CN110375698B (zh) 基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法
CN111060061B (zh) 一种渐开线齿轮样板齿廓测量与修正方法
CN108469238B (zh) 一种自动凸轮轴测量仪的校准控制方法
CN107860313A (zh) 一种基于线结构光的斜齿轮齿向偏差测量方法
CN101769714B (zh) 差压式流量计孔板检测仪及其检测方法
CN101776434A (zh) 基于隧道电流反馈瞄准的小盲孔测量方法及测量装置
CN103994717A (zh) 齿轮光学测量装置及检测方法
CN111829479A (zh) 一种用于测量零件深孔内表面形状误差的装置及测量方法
CN111895905B (zh) 一种用于六方轴直线度检测系统的误差补偿方法
CN115752344B (zh) 一种rv减速器曲柄轴相位夹角的检测方法
CN103954204A (zh) 一种静态圆度测量装置及方法
CN209485229U (zh) 一种内花键跨棒距测量检具
CN114800048B (zh) 一种齿轮在机测量过程中基于齿距测量的径跳检测方法
CN203605928U (zh) 外花键齿厚测具
RU2348006C1 (ru) Способ размерного контроля поверхностей деталей, имеющих круглые сечения

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination