CN115451898A - 一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，通过测头对被测试件或者转台进行对心操作，以此来完成测头的对心，以测头对被测试件对心的方法为例：S01，将被测试件同心安装在转台上，并初步安装好测头；S02，在转台转动过程中，记录下转台转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头的自由端在被测试件上的位置分别为a、b、c；S03，以测头的转轴端为定参考系原点O，得到对应的被测试件的位置点A、B、C；S04，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′；S05，调整转轴端至圆心O′的位置；S06，转动测头进行角度调整，直至测头自由端对准被测试件的旋转中心。本发明能实现测头的快速精准对心。
Description
技术领域
本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法。
背景技术
回转体型试件为精密仪器设备中的重要组成部分，如谐波减速器中的柔轮、刚轮以及RV减速器中的齿轮等，就是典型的回转体型试件。为保证回转体型试件的性能要求，需要通过精密的测量手段来保证其加工质量。对于回转体型试件几何参数，如谐波减速器中柔轮齿形、跨棒距、径向变形量，RV减速器中摆线齿轮单个齿距偏差、齿距累积偏差、径向跳动等的测量，通常采用转台回转测量的方法。
测量回转体型试件的测头有激光测头和机械测头。
在中国公开号为CN109540032A，发明名称为“一种非接触激光检测回转体截面轮廓形貌误差装置”的专利申请中，就公开了一种非接触激光检测回转体截面轮廓形貌误差装置，主要由垂直升降台、水平滑台、滑台安装板、精密转台、激光位移传感器、编码器及各种连接件组成。通过调整滑台安装板的位置，使激光位移传感器处于最佳的量程范围内，根据被测工件表面的光学反射情况调整激光位移传感器的角度，通过计算机控制垂直升降台调整被测工件被测截面的位置，通过计算机控制精密滑台调整激光位移传感器的水平位置。传感器采集到的数据经过采集卡传输到计算机，对数据进行处理，从而得到被测工件被测截面轮廓粗糙度、波纹度、形状误差。
而在中国公开号为CN114812480A，发明名称为“一种大口径工件外表面形貌特征精密测量装置”的专利申请中，也公开了一种大口径工件外表面形貌特征精密测量装置属于回转工件精密测量领域，由动力组件、编码器组件、支承组件、工件夹持组件、传感器组件及底板组成。动力组件固接于底板左前方，编码器组件固接于底板左侧中部，支承组件固接于底板中间，工件夹持组件通过键与支承组件固接，传感器组件固接于底板右后方。从说明书附图中就能看出测头首位分别用螺栓固定，因此测头能够进行上下移动，以及绕其中一根螺栓进行转动。
对回转体型试件的几何参数进行测量的过程中，对测头进行安装时，安装位置会存在偏差，测量的结果会出现相应的畸变，因此在安装好测头之后需要对测头进行对心操作。传统的对心方式是通过操作者的经验反复不断的调整测头的角度，或者调整被测试件的空间位置来实现，难点在于测头转轴端的位置调整，其次是测头的角度摆正。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对克服精密加工生产过程中，对回转体型试件完成加工后测量几何参数时，实现测头的快速精准对心的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，包括同心安装在转台上的被测试件，位于被测试件侧方的测头，测头包括转轴端和自由端，自由端用于测量，其中，对心方法如下：
S01，将被测试件同心安装在转台上，并初步安装好测头；
S02，在转台转动过程中，记录下转台转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头的自由端在被测试件上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，以测头的转轴端为定参考系原点O，得到对应的被测试件的位置点A、B、C，即设定转轴端不动，其它a、b、c三点围绕O分布获得A、B、C三点位置；
S04，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，调整转轴端至圆心O′的坐标位置，完成测头转轴端的位置调整；
S06，转动测头进行角度调整，直至测头自由端对准被测试件的旋转中心，完成测头的对心。S01至S05步骤是完成测头转轴端的位置调整，而S06步骤是完成测头的角度摆正，使测头完成对心。
在优选的方案中，第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
在优选的方案中，第S06步骤中，是通过测头转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头与被测试件相距最短距离位置来实现测头的方向对中。
在优选的方案中，a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同。
在另一种方案中，是通过测头和转台进行对心，具体是一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，外轮廓为标准圆柱的转台，位于转台侧方的测头，测头包括转轴端和自由端，自由端用于测量，其中，对心方法如下：
S01，初步安装好测头，使其对准转台；
S02，在转台转动过程中，记录下转台转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头的自由端在转台上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，以测头的转轴端为定参考系原点O，得到对应的转台的位置点A、B、C；
S04，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，调整转轴端至圆心O′的坐标位置，完成测头转轴端的位置调整；
S06，转动测头进行角度调整，直至测头自由端对转台的旋转中心，完成测头的对心；
S07，调节转台，使转台沿着自身轴向移动，使测头对向被测试件。
S01至S05步骤是完成测头转轴端的位置调整，而S06步骤是完成测头的角度摆正，使测头完成对心，S07是使测头对向转台上的被测试件。
在优选的方案中，第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
在优选的方案中，第S06步骤中，是通过测头转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头与转台相距最短距离位置来实现测头的方向对中。
在优选的方案中，a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同。
综上所述，通过测头对被测试件对心或者对转台进行对心，以此完成测头的对心。与现有技术相比，本发明的对心方法具有如下优势：
1)本发明无需借助特制设备对测量系统进行测头对心，节约成本，总体结构简单，操作便捷；
2)本发明仅需测出转台转动过程中被测试件径向的三点位置信息，即可实现测头对心，对心速度快；
3)本发明基于标准圆上三点可确定圆心的理论知识，衍生一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，测头对心精度高。
附图说明
图1是本发明实施例一S02步骤中测头在被测试件上的第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c的位置示意图；
图2是实施例一S03步骤中，以测头的转轴端为定参考系原点O，得到对应的转台的位置点A、B、C的位置示意图；
图3是实施例一S04步骤中，获得的圆心O′的位置示意图；
图4是实施例一S04步骤中圆心O′的位置的获得方法示意图；
图5是实施例一S05步骤中转轴端至圆心O′的坐标位置的示意图；
图6是实施例一S06步骤中转动测头进行角度调整示意图；
图7是本发明实施例二S02步骤中测头在转台上的第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c的位置示意图；
图8是实施例二S03步骤中，以测头的转轴端为定参考系原点O，得到对应的转台的位置点A、B、C的位置示意图；
图9是实施例二S04步骤中，获得的圆心O′的位置示意图；
图10是实施例二S04步骤中圆心O′的位置的获得方法示意图；
图11是实施例二S05步骤中转轴端至圆心O′的坐标位置的示意图；
图12是实施例二S06步骤中转动测头进行角度调整示意图。
其中的附图标记为：转台1、测头2、自由端21、转轴端22、被测试件3。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及他的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的产品不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品固有的其它单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一，如图1至6所示，一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，包括同心安装在转台1上的被测试件3，位于被测试件3侧方的测头2，测头2包括转轴端22和自由端21，自由端21用于测量，其中，对心方法如下：
S01，将被测试件3同心安装在转台1上，并初步安装好测头2；
S02，如图1所示在转台1转动过程中，记录下转台1转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头2的自由端21在被测试件3上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，如图2所示，以测头2的转轴端22为定参考系原点O，得到对应的被测试件3的位置点A、B、C；
S04，如图3所示，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，如图5所示，调整转轴端22至圆心O′的坐标位置，完成测头2转轴端22的位置调整；S06，如图6所示，转动测头2进行角度调整，直至测头2自由端21对准被测试件3的旋转中心，完成测头2的对心。S01至S05步骤是完成测头2转轴端22的位置调整，而S06步骤是完成测头2的角度摆正，使测头2完成对心。
实施例中，如图4所示，第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
实施例中，第S06步骤中，是通过测头2转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头2与被测试件3相距最短距离位置来实现测头2的方向对中。
实施例中，a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同，方便计算。
实施例二，如图7至12所示，实施例二是通过测头2和转台1进行对心，具体是一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，外轮廓为标准圆柱的转台1，位于转台1侧方的测头2，测头2包括转轴端22和自由端21，自由端21用于测量，其中，对心方法如下：S01，初步安装好测头2，使其对准转台1；
S02，如图7所示，在转台1转动过程中，记录下转台1转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头2的自由端21在转台1上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，如图8所示，以测头2的转轴端22为定参考系原点O，得到对应的转台1的位置点A、B、C；
S04，如图9所示，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，如图11所示，调整转轴端22至圆心O′的坐标位置，完成测头2转轴端22的位置调整；S06，如图12所示，转动测头2进行角度调整，直至测头2自由端21对转台1的旋转中心，完成测头2的对心；
S07，调节转台1，使转台1沿着自身轴向移动，使测头2对向被测试件3。
S01至S05步骤是完成测头2转轴端22的位置调整，而S06步骤是完成测头2的角度摆正，使测头2完成对心，S07是使测头2对向转台1上的被测试件3。
实施例中，如图9所示，第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
实施例中，第S06步骤中，是通过测头2转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头2与转台1相距最短距离位置来实现测头2的方向对中。
实施例中，a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (8)
1.一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，包括同心安装在转台(1)上的被测试件(3)，位于被测试件(3)侧方的测头(2)，所述的测头(2)包括转轴端(22)和自由端(21)，所述的自由端(21)用于测量，其中，对心方法如下：
S01，将被测试件(3)同心安装在转台(1)上，并初步安装好测头(2)；
S02，在转台(1)转动过程中，记录下转台(1)转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头(2)的自由端(21)在被测试件(3)上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，以测头(2)的转轴端(22)为定参考系原点O，得到对应的被测试件(3)的位置点A、B、C；
S04，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，调整转轴端(22)至圆心O′的坐标位置；
S06，转动测头(2)进行角度调整，直至测头(2)自由端(21)对准被测试件(3)的旋转中心，完成测头(2)的对心。
2.根据权利要求1所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
3.根据权利要求2所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的第S06步骤中，是通过测头(2)转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头(2)与被测试件(3)相距最短距离位置来实现测头(2)的方向对中。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同。
5.一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，外轮廓为标准圆柱的转台(1)，位于转台(1)侧方的测头(2)，所述的测头(2)包括转轴端(22)和自由端(21)，所述的自由端(21)用于测量，其中，对心方法如下：
S01，初步安装好测头(2)，使其对准转台(1)；
S02，在转台(1)转动过程中，记录下转台(1)转动一周在初始位置、φ1、φ2角度时测头(2)的自由端(21)在转台(1)上的位置分别为：第一测量点a、第二测量点b和第三测量点c；
S03，以测头(2)的转轴端(22)为定参考系原点O，得到对应的转台(1)的位置点A、B、C；
S04，获得A、B、C三点形成的三角形的外接圆的圆心O′的位置；
S05，调整转轴端(22)至圆心O′的坐标位置；
S06，转动测头(2)进行角度调整，直至测头(2)自由端(21)对转台(1)的旋转中心，完成测头(2)的对心；
S07，调节转台(1)，使转台(1)沿着自身轴向移动，使测头(2)对向被测试件(3)。
6.根据权利要求5所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的第S04步骤中，圆心O′的位置的获得方法如下，取AB、和BC线段的中垂线交点即为圆心O′。
7.根据权利要求6所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的第S06步骤中，是通过测头(2)转动一定角度并记录过程中测量数据，得到测头(2)与转台(1)相距最短距离位置来实现测头(2)的方向对中。
8.根据权利要求5至7任一权利要求所述的一种回转体型试件几何参数测量系统的对心方法，其特征是：所述的a、b、c三点坐标和A、B、C三点坐标数值相同。
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