CN115790415A - 一种薄壁回转件激光测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁回转件激光测量装置及其测量方法，所述装置包括测量定位机构、驱动机构、测量机构和连杆机构，所述定位机构由定位件和精密回转轴系构成，所述定位件对待测试薄壁回转件进行中心孔涨紧定位，所述定位件的下部与精密回转轴系连接，形成定位、回转联合体，所述驱动机构包括驱动电机和传动皮带，所述驱动电机带动传动皮带转动，所述传动皮带驱动精密回转轴系和定位件匀速回转，所述测量机构包括激光传感器和直线运动副，所述连杆机构驱动所述激光传感器进入或移出测量位置，该装置可实现非接触测量，整体式测量定位回转机构，可带动工件回转；连杆机构结合直线运动机构设计，可满足准确的采点需求，提高测量重复性。

Description

一种薄壁回转件激光测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及精密测试技术领域，特别是涉及一种薄壁回转件激光测量装置及其测量方法。

背景技术

薄壁件测量，测量力对测量结果的影响不可忽视。特别是回转类的薄壁件，其直径、圆度等几何量，需回转至少一周并完成采点，进而计算得到最终结果。对于一般几何量的测量，通常采用接触式电感传感器进行采点，但这种方式会产生一定的接触测力，对于薄壁件会导致不规则形变，从而引入测量误差。相对于接触测量，非接触光学测量方法，具有无测力、非接触、精度高等技术特点，可用于薄壁件的精密测量。本发明提供一种薄壁回转件激光测量装置及其使用方法，可满足回转类薄壁件直径及圆度等几何量的非接触精密测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种薄壁回转件激光测量装置。

本发明的另一个目的是提供所述测量装置的测量方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种薄壁回转件激光测量装置，包括测量定位机构、驱动机构、测量机构和连杆机构，所述定位机构由定位件和精密回转轴系构成，所述定位件对待测试薄壁回转件进行中心孔涨紧定位，所述定位件的下部与精密回转轴系连接，形成定位、回转联合体，所述驱动机构包括驱动电机和传动皮带，所述驱动电机带动传动皮带转动，所述传动皮带驱动精密回转轴系和定位件匀速回转，所述测量机构包括激光传感器和直线运动副，所述连杆机构驱动所述激光传感器进入或移出测量位置。

在上述技术方案中，所述连杆机构为水平式手动拖拽机构，带动激光传感器实现工位转换。

在上述技术方案中，所述连杆机构包括摇把、一级连杆、二级连杆和连接块，其中：所述摇把包括操作部和转动杆。

在上述技术方案中，所述转动杆通过固定座可转动固定在台面支架上；所述一级连杆的一端与所述转动杆固定连接；另一端与所述二级连杆的一端转动连接；所述二级连杆的另一端通过滑套结构连接在连接块上，所述连接块固定在测量支架以驱动所述测量支架沿所述直线运动副做直线往复运动。

在上述技术方案中，所述滑套结构包括固定在所述固定块侧面上的滑动螺栓、开设在所述二级连杆上的滑槽和放置在所述滑槽内的压簧；所述滑动螺栓在所述滑槽内滑动。

在上述技术方案中，所述激光测量装置安装于台面支架上，所述台面支架为四腿一面结构。

在上述技术方案中，所述精密回转轴系的精密度为0.001mm量级。

在上述技术方案中，所述驱动电机通过驱动电机支架固定于所述台面支架的下方，所述驱动电机支架的上部与台面支架通过螺钉连接，下部平板上安装所述驱动电机。

在上述技术方案中，所述定位件包括弹簧涨紧机构，通过所述弹簧涨紧机构实现待测试薄壁回转件的中心孔定位。

在上述技术方案中，所述直线运动副包括直线导轨和与所述直线导轨滑动连接的滑块，固定所述激光传感器的测量支架固定于所述滑块上。

在上述技术方案中，所述直线导轨的一端外侧设有限位座，用于限制所述测量支架的移动位置。

在上述技术方案中，所述激光传感器为三角波法激光传感器。

在上述技术方案中，一种薄壁回转件激光测量方法，所述方法包括：

步骤1，扳动连杆机构，使测量机构沿直线导轨向远离工件的方向移动，直至连杆机构至一端极限位置；

步骤2，将工件以中心孔定位，放置于定位件上，保持一定涨紧力；

步骤3，反方向扳动连杆机构，直至测量支架接触限位座，并继续扳动直至连杆机构至另一端极限位置，测量激光传感器进入测量位置；

步骤4，启动测量程序，驱动电机输出转矩，带动传动皮带进而带动精密回转轴系回转，工件随之回转，激光传感器开始采点，工件回转一周后，完成采点，停止回转并计算得到测量结果；

步骤5，扳动连杆机构，取下工件，完成测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所述一种薄壁回转件激光测量装置及其使用方法，主要应用于薄壁回转件的几何量测量。该装置可实现非接触测量，其测量误差小于0.005mm；整体式测量定位回转机构，可带动工件回转，回转精度达到0.001mm；连杆机构结合直线运动机构设计，可满足准确的采点需求，提高测量重复性，重复精度小于0.003mm。

2.本发明所述一种连杆驱动机构为二级连杆机构，可通过摇把旋转，将圆形运动轨迹转换为平面内的直线运动轨迹，与直线运动副结合，形成了直线运动驱动机构，实现被驱件的直线往复运动。

3.该机构结构简单实用，设计及制造成本低，并可达到与复杂电动、气动驱动机构同样的机械运动效果，同时，其驱动力来源于人工，改善了气动或电动机构中需根据驱动阻力的不同，改变电机功率、气缸缸径等技术问题，应用场景更广泛。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为装置侧剖视图；

图3为装置侧俯视图；

图4为装置轴侧视图；

图5为连杆机构的俯视图；

图6为连杆机构的主视图。

图中：1-台面支架，2-精密回转轴系，3-电机支架，4-传动皮带，5-定位件，6-限位座，7-测量支架，8-激光传感器，9-连杆机构，10-直线导轨，11-驱动电机，12-摇把，12-1-操作部，12-2-转动杆，13-一级连杆，14-二级连杆，15-连接块，16-滑动螺栓，17-滑槽，18-压簧，19-固定座，20-滑块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明的测量装置适用于中心设有通孔的薄壁回转零件，其侧壁为薄壁结构，不适用接触测量方法。

如图1～4所示，一种薄壁回转件激光测量装置，包括测量定位机构、驱动机构、测量机构以及连杆机构。所述定位机构由定位件5和精密回转轴系2构成，定位件5可对待测试薄壁回转件进行中心孔涨紧定位，定位件5的下部与精密回转轴系2连接，形成定位、回转联合体，实现待测试薄壁回转件的定位及精密回转。驱动机构包括驱动电机11和传动皮带4，由驱动电机11带动传动皮带4转动，传动皮带4带动精密回转轴系2匀速回转，精密回转轴系2带动定位件5匀速回转，满足测量采点要求。测量机构包括激光传感器8和直线运动副，连杆机构9用于将激光传感器8带入或移出测量位置，满足装卸工件的需求，带入测量位置时，定位件5带动待测试薄壁回转件回转，激光传感器8对待测试薄壁回转件进行测量。连杆机构9是水平式手动拖拽机构，可带动测量机构实现工位转换。

所述激光测量装置固定在台面支架1为四腿一面结构，为装置的总承载部件，其平面上加工有用于安装其他部件的安装孔。精密回转轴系2是精密装配部件，其回转精度达到0.001mm量级，可保证工件匀速回转，满足测量采点需要。

电机支架3为驱动电机11的承载部件，其上部与台面支架1通过螺钉连接，下部平板上安装驱动电机11。传动皮带4为传动部件，可由驱动电机11带动并驱动精密轴系2回转。定位件5为待测试薄壁回转件的定位机构，其上部设有弹簧涨紧机构，实现对待测试薄壁回转件的中心孔定位；定位件5的下部与精密回转轴系2连接，实现待测试薄壁回转件回转。

所述直线运动副包括直线导轨10和与所述直线导轨滑动连接的滑块20，固定所述激光传感器的测量支架固定于所述滑块20上。直线导轨10的一端外侧设置有限位座6，可根据激光传感器8采点位置需求任意调节，从而实现测量支架7的工位转换。测量支架7用于装载激光传感器8，同时下部装有滑块20，可沿直线导轨10运动，实现工件装卸的激光传感器8避让功能。激光传感器8通常为三角波法激光传感器，其精度可根据被测参数的设计精度选配，也可替换为其他形式的传感器以满足不同的测量需求。

直线导轨10为通用标准件，其直线度要求不大于0.01mm。驱动电机11为步进电机，并可进行程控调速。

实施例2

连杆机构9为手动驱动部件。其功能为带动测量支架7沿单一方向运动，连杆机构9连接测量支架7的一端设有内置压簧，当测量支架7接触限位座6后，所产生的反向力可压缩弹簧，直至扳动行程全部完成后，锁死连杆。

所述连杆机构9包括摇把12、一级连杆13、二级连杆14和连接块15，其中：

所述摇把12为标准件，包括操作部12-1和转动杆12-2；所述转动杆12-2通过固定座19可转动固定在台面支架1上。

一级连杆13作为动力传导部件，二级连杆14作为动力作用部件；所述一级连杆13的一端与所述转动杆12-2固定连接；另一端与所述二级连杆14的一端转动连接；

所述二级连杆14的另一端通过滑套结构连接在连接块15上，所述连接块15固定在测量支架7以驱动所述测量支架7沿所述直线运动副做直线往复运动。

所述固定座19为动力承载部件，通过螺钉固定在操作台上。所述固定座19的上部设有通孔，通孔内通过过盈方式安装有滚动轴承；所述转动杆12-2与所述固定座19之间通过滚动轴承转动连接，以实现转动杆12-2的回转功能。

所述转动杆12-2的端部(非操作端)和所述一级连杆13的端部均设置有内六方通孔；所述转动杆12-2和所述一级连杆13通过六角螺栓固定连接。

所述一级连杆13与二级连杆14之间设置有轴承。

所述滑套结构包括固定在所述固定块侧面上的滑动螺栓16、开设在所述二级连杆14上的滑槽17和放置在所述滑槽17内的压簧18；所述滑动螺栓16在所述滑槽17内滑动。当被连接块15到位，但二级连杆机构尚未到达图6所示位置时，需继续旋转摇把12，使一级连杆13和二级连杆14达到平行状态，以达到锁死连接块15的目的。此时，旋转摇把12产生的位移将继续压缩压簧18，直至达到图6位置。

实施例3

在实施例1～2的基础上，所述薄壁回转件激光测量装置的使用方法包括：

步骤1，扳动连杆机构9，使测量机构沿直线导轨10向远离工件的方向移动，直至连杆机构9至一端极限位置；

步骤2，将工件以中心孔定位，放置于定位件5上，保持一定涨紧力；

步骤3，反方向扳动连杆机构9，直至测量支架7接触限位座6，并继续扳动直至连杆机构9至另一端极限位置，测量激光传感器8进入测量位置；

步骤4，启动测量程序，驱动电机11输出转矩，带动传动皮带4进而带动精密回转轴系2回转，工件随之回转，激光传感器8开始采点，工件回转一周后，完成采点，停止回转并计算得到测量结果；

步骤5，扳动连杆机构9，取下工件，完成测量。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种薄壁回转件激光测量装置，其特征在于，所述薄壁回转件激光测量装置包括测量定位机构、驱动机构、测量机构和连杆机构，所述定位机构由定位件和精密回转轴系构成，所述定位件对待测试薄壁回转件进行中心孔涨紧定位，所述定位件的下部与精密回转轴系连接，形成定位、回转联合体，所述驱动机构包括驱动电机和传动皮带，所述驱动电机带动传动皮带转动，所述传动皮带驱动精密回转轴系和定位件匀速回转，所述测量机构包括激光传感器和直线运动副，所述连杆机构驱动所述激光传感器进入或移出测量位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连杆机构为水平式手动拖拽机构，带动激光传感器实现工位转换。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连杆机构包括摇把、一级连杆、二级连杆和连接块，其中：所述摇把包括操作部和转动杆。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述转动杆通过固定座可转动固定在台面支架上；所述一级连杆的一端与所述转动杆固定连接；另一端与所述二级连杆的一端转动连接；所述二级连杆的另一端通过滑套结构连接在连接块上，所述连接块固定在测量支架以驱动所述测量支架沿所述直线运动副做直线往复运动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滑套结构包括固定在所述固定块侧面上的滑动螺栓、开设在所述二级连杆上的滑槽和放置在所述滑槽内的压簧；所述滑动螺栓在所述滑槽内滑动。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光测量装置安装于台面支架上，所述台面支架为四腿一面结构。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述精密回转轴系的精密度为0.001mm量级。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电机通过驱动电机支架固定于所述台面支架的下方，所述驱动电机支架的上部与台面支架通过螺钉连接，下部平板上安装所述驱动电机。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位件包括弹簧涨紧机构，通过所述弹簧涨紧机构实现待测试薄壁回转件的中心孔定位。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直线运动副包括直线导轨和与所述直线导轨滑动连接的滑块，固定所述激光传感器的测量支架固定于所述滑块上。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述直线导轨的一端外侧设有限位座，用于限制所述测量支架的移动位置。

12.一种基于权利要求1-11所述的薄壁回转件激光测量方法，所述方法包括：

步骤1，扳动连杆机构，使测量机构沿直线导轨向远离工件的方向移动，直至连杆机构至一端极限位置；

步骤2，将工件以中心孔定位，放置于定位件上，保持一定涨紧力；

步骤3，反方向扳动连杆机构，直至测量支架接触限位座，并继续扳动直至连杆机构至另一端极限位置，测量激光传感器进入测量位置；

步骤4，启动测量程序，驱动电机输出转矩，带动传动皮带进而带动精密回转轴系回转，工件随之回转，激光传感器开始采点，工件回转一周后，完成采点，停止回转并计算得到测量结果；

步骤5，扳动连杆机构，取下工件，完成测量。

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