CN208937320U - 激光束齿距误差检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光束齿距误差检测装置，属于精密测量技术领域。该装置包括齿距采集装置、激光头控制器、同步采集模块、脉冲整定电路、工业计算机；所述齿距采集装置包括激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)、接近开关(5)、扇形刻度盘(6)、游标卡尺(7)、转轴(8)和支架底座(9)。本实用新型采用无机械运动的高精度激光测距仪连续逐齿扫描检测，获取位置距离信息，实现对齿距的高效率误差检测。

Description

激光束齿距误差检测装置

技术领域

本实用新型属于精密测量技术领域，涉及激光测距技术及同步采集技术，尤其涉及一种激光束齿距误差检测装置。

背景技术

现有的齿轮检测仪器通常不适用于中大型齿轮精度检测，中大型齿轮精度检测一般采用机床附加检测装置进行齿距检测。现有技术不足之处：一种方案是大型机床在机检测系统，其系统结构组成复杂，对机床自身机械精度和运动控制精度要求极高，以致制造成本和技术难度的高门槛，一般企业难以企及。第二种方案是采用外设附加检测装置，由于检测装置工作时测头有机械运动，机构重复精度不易保证，检测结果的一致性较差，难以获得精检测结果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种激光束齿距误差检测装置，采用无机械运动的高精度激光测距仪连续逐齿扫描检测，获取位置距离信息，实现对齿距的高效率误差检测。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种激光束齿距误差检测装置，包括齿距采集装置、激光头控制器、同步采集模块、脉冲整定电路、工业计算机；所述齿距采集装置包括激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)、接近开关(5)、扇形刻度盘(6)、游标卡尺(7)、转轴(8)和支架底座(9)；

所述激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)分别连接至所述激光头控制器，所述激光头控制器依次与同步采集模块和工业计算机连接；所述接近开关(5)通过脉冲整定电路连接至同步采集模块，用于确定采集位置，形成脉冲，触发采集卡进行采集。

所述齿距采集装置通过激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)采集位移数据；所述激光头控制器用于控制激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)同步采集数据；所述脉冲整定电路的作用？抗干扰、剔除毛刺、提升脉冲前沿陡斜度，即缩短高低电频转换时间；所述同步采集模块用于控制激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)在同一时间点采集距离数据，便于数据对比。

进一步，所述激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)相互平行安装于转轴(8)顶部，处于同一侧向；所述转轴(8)垂直安装于支架底座(9)上；所述扇形刻度盘(6)和游标卡尺(7)分别与激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)同轴安装于转轴(8)上。

进一步，所述齿距采集装置还包括操作手柄(10)、旋转轴(11)、扇形涡轮(12)和蜗杆(13)；所述两个旋转轴(11)的中心连线与齿轮分度圆切线相平行；所述两个扇形刻度盘(6)在零度时，两激光束与旋转轴中心连线平行。

进一步，所述同步采集模块与所述工业计算机之间通过PCIe总线连接。

本实用新型的有益效果在于：

(1)采用高精度的激光测距仪连续逐齿扫描检测，实现高效率。激光头无机械运动，无重复定位误差。

(2)采用同步采集技术，减小测量误差。

(3)采用接近传感器靠近齿顶感应脉冲，获取齿廓面上的采集点位置。

(4)从刻度盘读取激光束与分度圆切线之间夹角，由计算机自动计算齿距(分度圆切线方向)精确数据。

(5)2只激光头通过机械结构装置可分别调整水平和垂直方向角度，获取技术要求的激光束投射点。

(6)采用扇形蜗轮的2个角度调整机构，解决两轴间的干涉问题。

(7)采用角度游标尺，使读取角度值有更高的分辨率。

(8)采用2个激光头的顶(底)面相对垂直的角度可调安装方式，达到激光束入射角要求以及投射点水平位置可调的技术要求。

(9)激光束与齿轮分度圆切线呈一夹角，避开阻光干涉区，满足激光束在齿廓面入射角的技术要求。

(10)采用比较法获得齿轮齿距误差的绝对值。

(11)采用上升沿脉冲展宽电路将方波宽度设定在0.1ms左右，确定在齿廓面上的采集位置宽度范围。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型所述检测装置系统框架图；

图2为齿距采集装置结构图；

图3为激光束水平角度调整示意图；

图4为本实用新型所述检测装置的电气连接图；

图5为DTR触发采集模式波形图；

附图标记：1-分度圆；2-齿顶圆；3-激光头Ⅰ；4-激光头Ⅱ；5-接近开关；6-扇形刻度盘；7-游标尺；8-转轴；9-支架底座；10-操作手柄；11-旋转轴；12-扇形蜗轮；13-蜗杆；A、B点为激光束检测点。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1～图3所示，本实用新型所述激光束齿距误差检测装置，包括齿距采集装置、激光头控制器、同步采集模块、脉冲整定电路、工业计算机；所述齿距采集装置包括激光头Ⅰ3、激光头Ⅱ4、接近开关5、扇形刻度盘6、游标卡尺7、转轴8和支架底座9。

所述激光头Ⅰ3和激光头Ⅱ4相互平行安装于转轴8顶部，处于同一侧向；所述转轴8垂直安装于支架底座9上；所述扇形刻度盘6和游标卡尺7分别与激光头Ⅰ3和激光头Ⅱ4同轴安装于转轴8上。

所述激光头Ⅰ3和激光头Ⅱ4分别连接至所述激光头控制器，所述激光头控制器依次与同步采集模块和工业计算机连接；所述接近开关5通过脉冲整定电路连接至同步采集模块，用于确定采集位置，形成脉冲，触发同步采集模块进行采集。

所述齿距采集装置通过激光头Ⅰ3、激光头Ⅱ4采集位移数据；所述激光头控制器用于控制激光头Ⅰ3和激光头Ⅱ4同步采集数据；所述脉冲整定电路用于抗干扰、剔除毛刺、提升脉冲前沿陡斜度，即缩短高低电频转换时间；所述同步采集模块用于控制激光头Ⅰ3、激光头Ⅱ4在同一时间点采集距离数据，便于数据对比。

所述齿距采集装置还包括操作手柄10、旋转轴11、扇形涡轮12和蜗杆13；所述两个旋转轴11的中心连线与齿轮分度圆切线相平行；所述两个扇形刻度盘6在零度时，两激光束与旋转轴中心连线平行。

实施例一：

如图4、图5所示，本实用新型所述激光束齿距误差检测装置中的激光头控制器采用HL-C2C，激光头采用HL-211，同步采集模块采用A/D采集卡。AD采集卡直接插入工业计算机PCIe插槽，DTR为采集触发输入口，DI 0为数字输入口；DI 0的输入脉冲作为计数器计数脉冲，记录已检测齿数，当计数器计数值达到设定值(齿轮齿数)，发出指令，齿轮一周检测结束。

该激光束齿距误差检测装置安装调整流程：

(1)A、B点为激光束检测点，与激光束检测点与激光头发射窗相距在规定检测距离范围以内，调整使其两点与齿顶圆距离相等，且与齿廓面基本垂直，并尽量靠近分度圆位置；

(2)激光束与分度圆的切线形成“α”和“β”2个夹角，其角度值用扇形刻度盘及游标指示；

(3)激光头Ⅰ和Ⅱ的光束在垂直方向作入射角调整，使其二个投射点在齿面上为同一水平面上；

(4)接近开关在2个激光头的投射点校正完毕，被测齿轮处于静止状态下进行调整。调整方法为：接近开关圆柱端面距齿顶面1mm左右(Φ12mm型)，然后接近开关向齿轮测试时旋转方向一侧的齿廓面移动，至指示灯刚好熄灭位置的临界点固定。

图3所示为左齿面安装调整方法，检测右齿面时方法步骤相同，方向相反。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种激光束齿距误差检测装置，其特征在于，该装置包括齿距采集装置、激光头控制器、同步采集模块、脉冲整定电路、工业计算机；所述齿距采集装置包括激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)、接近开关(5)、扇形刻度盘(6)、游标卡尺(7)、转轴(8)和支架底座(9)；

所述激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)分别连接至所述激光头控制器，所述激光头控制器依次与同步采集模块和工业计算机连接；所述接近开关(5)通过脉冲整定电路连接至同步采集模块，用于确定采集位置，形成脉冲，触发同步采集模块进行采集；

所述齿距采集装置通过激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)采集位移数据；所述激光头控制器用于控制激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)同步采集数据；所述脉冲整定电路用于抗干扰、剔除毛刺、提升脉冲前沿陡斜度，即缩短高低电频转换时间；所述同步采集模块用于控制激光头Ⅰ(3)、激光头Ⅱ(4)在同一时间点采集距离数据，便于数据对比。

2.根据权利要求1所述的激光束齿距误差检测装置，其特征在于，所述激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)相互平行安装于转轴(8)顶部，处于同一侧向；所述转轴(8)垂直安装于支架底座(9)上；所述扇形刻度盘(6)和游标卡尺(7)分别与激光头Ⅰ(3)和激光头Ⅱ(4)同轴安装于转轴(8)上。

3.根据权利要求2所述的激光束齿距误差检测装置，其特征在于，所述齿距采集装置还包括操作手柄(10)、旋转轴(11)、扇形涡轮(12)和蜗杆(13)；所述两个旋转轴(11)的中心连线与齿轮分度圆切线相平行；所述两个扇形刻度盘(6)在零度时，两激光束与旋转轴中心连线平行。

4.根据权利要求1所述的激光束齿距误差检测装置，其特征在于，所述同步采集模块与所述工业计算机之间通过PCIe总线连接。