CN209432070U - 一种内孔测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种内孔测量装置，包括底座、控制器、主轴系统和可做上下运动的Z向运动模组，在底座上设置有支撑架，主轴系统与Z向运动模组固定连接，Z向运动模组上设置有位移检测系统，主轴系统包括有主轴、驱动主轴旋转的驱动电机和设置在主轴端部检测内孔孔壁上点到主轴轴心距离的距离检测元件和用于检测主轴旋转角度的角度检测元件，主轴的中心轴线与Z向运动模组平行；在底座上还设置有工件驱动平台和位置检测元件，角度检测元件、位置检测元件、距离检测元件、检测元件、驱动机构和工件驱动平台均与控制器通讯连接。通过本实用新型解决了现有技术中的内孔测量采用接触方式测量取样点少，效率低，测量准确率低的问题。

Description

一种内孔测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种内孔测量装置结构的改进。

背景技术

现有技术中在计量领域的内孔径测量中，多数为接触式测量，接触式测量，虽然可以进行内孔径的各个点的扫描测量，但是由于其不可避免的与工件有接触，则可能会对工件造成损伤，并且接触式测量需要人为进行样点的采集，不仅取样点少，而且效率较低，测量准确率低。

实用新型内容

本实用新型提供一种内孔测量装置，解决现有技术中的内孔测量采用接触方式测量取样点少，效率低，测量准确率低的问题。

为达到解决上述技术问题的目的，本实用新型所提出的内孔测量装置采用以下技术方案予以实现：

一种内孔测量装置，包括底座、控制器、主轴系统和可做上下运动的Z向运动模组，在底座上设置有支撑架，主轴系统与Z向运动模组固定连接，Z向运动模组上设置有位移检测系统，所述主轴系统包括有主轴、驱动主轴旋转的驱动电机和设置在主轴端部检测内孔孔壁上点到主轴轴心距离的距离检测元件和用于检测主轴旋转角度的角度检测元件，所述主轴的中心轴线与Z向运动模组平行；在所述底座上还设置有用于驱动工件移动的工件驱动平台和用于检测工件移动位置是否到位的位置检测元件，所述位置检测元件、距离检测元件、检测元件、驱动机构和工件驱动平台均与控制器通讯连接。

本实用新型还包括以下附加技术特征：

进一步的，所述位置检测元件为设置在底座上的摄像元件。

进一步的，Z向运动模组包括有驱动机构和通过驱动机构的驱动做上下直线运动的线性模组。

进一步的，所述工件驱动平台包括第一驱动机构、第二驱动机构、第一运动平台和第二运动平台，所述第一运动平台滑动设置在所述第二运动平台上，第二运动平台滑动设置在所述底座上，第一运动平台与第二运动平台的运动方向垂直，第一驱动机构与第一运动平台连接，第二驱动机构与第二运动平台连接。

进一步的，在第一运动平台上设置有用于夹紧工件的夹具，在第一运动平台和第二运动平台之间设置有第一滑动轨道组，在第二运动平台和底座之间设置有第二滑动轨道组。

进一步的，在第一运动平台和第二运动平台上均设置有用于计数的光栅测量系统。

进一步的，所述距离检测元件为白光共聚焦传感器。

进一步的，所述共聚焦传感器通过支架固定在所述主轴端部，所述支架为沿主轴的径向方向向外延伸设置的固定架。

进一步的，所述角度检测元件为设置在主轴上的编码器。

本实用新型存在以下优点和积极效果：

本实用新型提出一种内孔测量装置，其特征在于，包括底座、控制器、主轴系统和可做上下运动的Z向运动模组，在底座上设置有支撑架，主轴系统与Z向运动模组固定连接，Z向运动模组上设置有位移检测系统，所述主轴系统包括有主轴、驱动主轴旋转的驱动电机和设置在主轴端部检测内孔孔壁上点到主轴轴心距离的距离检测元件和用于检测主轴旋转角度的角度检测元件，所述主轴的中心轴线与Z向运动模组平行；在所述底座上还设置有用于驱动工件移动的工件驱动平台和用于检测工件移动位置是否到位的位置检测元件，所述距离检测元件、角度检测元件、位移检测系统、驱动电机、工件驱动平台、位置检测元件均与控制器通讯连接。本实用新型中的内孔测量装置，可通过主轴旋转，主轴上的距离检测元件检测到内孔孔壁上点到主轴轴心的距离，同时通过角度检测元件检测主轴转动角度，通过位移检测系统检测主轴的Z向值，传递到控制器，控制器通过3个数据生成点云数据库，进而分析出需要测量内孔的孔径值，同时，还可通过Z向运动模组带动主轴上下运动，实现对不同高度截面的点的采集，采集取样点多，可实现快速测量，提高了测量效率和测量的精度。

附图说明

图1为本实用新型内孔测量装置的结构示意图；

图2为图1的A处放大图；

图3为本实用新型内孔测量装置局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明，本实用新型提出一种内孔测量装置的实施例，参照图1-图3所示，包括底座100、控制器、主轴系统200和可做上下运动的Z向运动模组300，在底座100上设置有支撑架110，主轴系统200与Z向运动模组300固定连接，Z向运动模组300上设置有位移检测系统，位移检测系统为光栅检测系统，可用于检测Z向运动模组300的在Z向方向位移，所述主轴系统200包括有主轴210、驱动主轴旋转的驱动电机220和设置在主轴210端部检测内孔孔壁上点到主轴210轴心距离的距离检测元件230和用于检测主轴210旋转角度的角度检测元件，优选的，所述距离检测元件230为共聚焦传感器，角度检测元件为设置在主轴210上的编码器。

本实施例中的内孔测量装置在整个测量空间建立有笛卡尔直角坐标系，本实施例中笛卡尔坐标系的中线即为主轴210的轴心，在进行测量时，主轴210上的共聚焦传感器发出的光线射到内孔孔壁的一个点上，此点称为初始检测点，此时，共聚焦传感器可检测到初始检测点到主轴210轴心投影到初始检测点处于的平面的距离，为方便描述，本实施例中将主轴210轴心投影到所有检测点所在平面的投影都简称为轴心投影点，初始检测时，内孔测量装置相应的将轴心投影点到初始检测点之间的连接半径所在的直线定义为X轴，那么垂直于X方向的直线定义为Y轴，Z轴为主轴轴线方向，同时定义初始检测点对应Z轴方向的Z坐标为0，定义主轴对应初始检测点时的位置角度为0度，然后继续旋转测量，主轴210继续转动，共聚焦传感器光线射到内孔壁上的下一个点，此时，通过编码器对主轴210相对初始检测点的转动角度进行记录，同时，通过共聚焦传感器对对应测量点到其对应的轴心投影点的距离进行测量，得到测量距离，将此点到轴心投影点距离传递给控制器，编码器将主轴210测量角度传给控制器，控制器通过测量点的距离和主轴210对应转动角度得出此测量点的x、y坐标值，同时，其Z轴方向坐标值则通过位移检测系统检测出其相对于初始检测点的Z值大小，最终得出测量点的x、y、z的坐标，通过主轴210不断旋转，实现对同一平面内多个点的测量，同时，本实施例中还可通过Z向运动模组300上下运动带动主轴210上下运动、主轴210同步转动来实现对多个不同截面的不同点的测量，通过对多个不同截面多个点的测量值传递到控制器，形成点云数据库，控制器可通过每个测量点的坐标最终分析出测量孔的内径值，同时，本实施例中还可以用此方法测量柱体直径、圆柱度，不同截面的直径，以及实现内螺纹的整体测量等。

进一步的，所述主轴210的中心轴线与Z向运动模组300平行，主轴210的上下运动通过Z向运动模组300的上下运动来带动其实现，使2者平行用于确保Z向运动模组300传递到主轴210的运动为Z轴方向的直线运动，确保主轴210上用于测量的共聚焦传感器测量的精度，减少测量误差。

在所述底座100上还设置有用于驱动工件移动的工件驱动平台400和用于检测工件移动位置是否到位的位置检测元件500，优选的，所述位置检测元件500为设置在底座100上的摄像元件，摄像元件可以为照相机，照相机通过支架固定在底座100上。

所述位置检测元件500、距离检测元件230、角度检测元件、驱动机构和工件驱动平台均与控制器通讯连接，可将检测到的工件位置信息、距离值、主轴转动角度值传递给控制器，同时控制器还可以相应的控制驱动电机220和工件驱动平台400进行相应动作。

在进行检测时，将共聚焦传感器进行标定，使其位于内孔测量装置需要处于的位置处，然后通过工件驱动平台400驱动工件移动到位于主轴210轴心下方位置处，使得工件内孔中心与主轴210轴心共线，通过位置检测元件500检测工件是否移动到位，然后传递信号到控制器，控制器控制主轴210向下运动，共聚焦传感器进入孔内部指定深度，主轴210旋转开始测量，Z向运动模组300同时按照设定速度提升，实现多个截面数据的采集，生成3D测量点云。

进一步的，Z向运动模组300包括有驱动机构310和通过驱动机构310的驱动做上下直线运动的线性模组320。驱动机构310可为电机，线性模组320可直接采用现有技术中线性模组结构，其内部可包括有丝杠螺母传动机构、导轨，与主轴系统连接的连接板，电机带动转动带动丝杠螺母传动机构中的丝杠做上下直线运动，丝杠带动连接板和主轴210系统做上下直线运动，最终实现主轴210的上下直线运动。

优选的，本实施例中的所述工件驱动平台400包括第一驱动机构、第二驱动机构、第一运动平台410和第二运动平台420，所述第一运动平台410滑动设置在所述第二运动平台420上，第二运动平台420滑动设置在所述底座100上，第一运动平台410与第二运动平台420的运动方向垂直，第一驱动机构与第一运动平台410连接，第二驱动机构与第二运动平台420连接。通过第一驱动机构可驱动第一运动平台410沿第二运动平台420做X方向运动，通过第二驱动机构驱动第二运动平台420沿底座100做Y方向的运动，最终实现设置在第一运动平台410上的工件做X和Y方向运动。

为实现对工件的夹紧，在第一运动平台410上设置有用于夹紧工件的夹具，夹具可采用现有技术中的夹具即可，在此不做赘述。在第一运动平台410和第二运动平台420之间设置有第一滑动轨道组，第一滑动轨道组可选用在第一运动平台410底部设置直线导轨，在第二运动平台420顶面上设置与直线导轨配合的导槽，在第二运动平台420和底座100之间设置有第二滑动轨道组，第二滑动轨道组的结构与第一滑动轨道组相同。

进一步的，为实现对工件运动位移进行计数，在第一运动平台410和第二运动平台420之间设置有用于计数的光栅测量系统，光栅计数系统可包括有指示光栅和主光栅，主光栅和指示光栅需要设置在不同的两个件上，以第一运动平台410和第二运动平台420为例进行说明，主光栅可设置在第二运动平台420上，指示光栅可设置在第一运动平台410上，在第一运动平台410运动时通过指示光栅相对与主光栅之间的刻度变化来计量出工件移动的距离，在第二运动平台420和底座100之间也设置有光栅计数系统，其设置方式与上述设置方式相同，在此不做赘述。

优选的，所述共聚焦传感器通过支架600固定在所述主轴210端部，所述支架600为沿主轴210的径向方向向外延伸设置的固定架。支架600沿主轴210径向方向延伸设置，可对应增大共聚焦传感器的径向值，进而扩大共聚焦传感器的测量范围。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种内孔测量装置，其特征在于，包括底座、控制器、主轴系统和可做上下运动的Z向运动模组，在底座上设置有支撑架，主轴系统与Z向运动模组固定连接，Z向运动模组上设置有位移检测系统，所述主轴系统包括有主轴、驱动主轴旋转的驱动电机和设置在主轴端部检测内孔孔壁上点到主轴轴心距离的距离检测元件和用于检测主轴旋转角度的角度检测元件，所述主轴的中心轴线与Z向运动模组平行；在所述底座上还设置有用于驱动工件移动的工件驱动平台和用于检测工件移动位置是否到位的位置检测元件，所述距离检测元件、角度检测元件、位移检测系统、驱动电机、工件驱动平台、位置检测元件均与控制器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述位置检测元件为设置在底座上的摄像元件。

3.根据权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，Z向运动模组包括有驱动机构和通过驱动机构的驱动做上下直线运动的线性模组。

4.根据权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述工件驱动平台包括第一驱动机构、第二驱动机构、第一运动平台和第二运动平台，所述第一运动平台滑动设置在所述第二运动平台上，第二运动平台滑动设置在所述底座上，第一运动平台与第二运动平台的运动方向垂直，第一驱动机构与第一运动平台连接，第二驱动机构与第二运动平台连接。

5.根据权利要求4所述的内孔测量装置，其特征在于，在第一运动平台上设置有用于夹紧工件的夹具，在第一运动平台和第二运动平台之间设置有第一滑动轨道组，在第二运动平台和底座之间设置有第二滑动轨道组。

6.根据权利要求5所述的内孔测量装置，其特征在于，在第一运动平台和第二运动平台上均设置有用于计数的光栅测量系统。

7.根据权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述距离检测元件为白光共聚焦传感器。

8.根据权利要求7所述的内孔测量装置，其特征在于，所述共聚焦传感器通过支架固定在所述主轴端部，所述支架为沿主轴的径向方向向外延伸设置的固定架。

9.根据权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述角度检测元件为设置在主轴上的编码器。