一种轴类工件在位非接触检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111993159A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010875603.1(22)申请日2020.08.27(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市梦溪路2号(72)发明人李国超刘云龙周宏根冯丰赵东豪周浩于丹平韩冬梅朱建伟(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人张婧(51)Int.Cl.B23Q17/20(2006.01)权利要求书6页说明书18页附图3页(54)发明名称一种轴类工件在位非接触检测方法(57)摘要本发明公开了一种轴类工件在位非接触检测方法，包括如下步骤：建立检测系统，标定检测系统并建立检测坐标系；对工件在检测系统的位姿进行分析建立工件装夹装置的坐标系统；控制轴类工件加工机床的装夹装置转动，线激光测量仪进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析，获得轴类工件的理想基准轴线；激光位移传感器对检测部位进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析，获得凸轮轴轴颈实际跳动加工精度；采用线激光测量仪对检测部位进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析获得轴类工件同轴度加工精度。本发明可实时检测出轴类工件轴颈圆心及其理想基准轴线，避免了传统使用顶针基准或V形块所带来的系统误差以及补偿的困难。CN111993159ACN111993159A权利要求书1/6页1.一种轴类工件在位非接触检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、建立检测系统，标定检测系统并建立检测坐标系；(2)、对工件在检测系统的位姿进行分析建立工件装夹装置的坐标系统；(3)、控制轴类工件加工机床的装夹装置转动，线激光测量仪进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析，获得轴类工件的理想基准轴线；(4)、激光位移传感器对检测部位进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析，获得凸轮轴轴颈实际跳动加工精度；(5)、采用线激光测量仪对检测部位进行连续数据采集，对采集的数据进行计算分析获得轴类工件同轴度加工精度。2.根据权利要求1所述的一种轴类工件在位非接触检测方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体步骤包括：所述检测系统包括位于机床一侧的光栅导轨以及依次间隔位于光栅导轨上的采用线激光测量仪进行测量的测量位置A、采用激光位移传感器进行测量的测量位置C和采用线激光测量仪进行测量的测量位置B；其中测量位置A和测量位置B为所需检测的基准位置，测量位置C为需要进行跳动、同轴度以及轮廓度检测位置；线激光测量仪和激光位移传感器的测量方向一致，在测量方向前距离L处放置标定板，调节标定板标定平面与线激光测量仪光路正交，且与激光位移传感器光路垂直；其中线激光测量仪的XOY平面与标定板标定平面平行，激光位移传感器光路垂直与XOY平面，激光位移传感器在光栅导轨上的安装方向与Y轴平行；建立线激光测量仪在位置A和位置B处的坐标系OA-XAYAZA和坐标系OB-XBYBZB；再调节使激光位移传感器的光斑在线激光测量仪光路的Y轴上，建立激光位移传感器在位置C处的坐标系OC-XCYCZC；对线激光测量仪的测量原点进行标零，则OA、OB的X、Z坐标为0；对激光位移传感器的测量原点进行标零，则OC的X、Z坐标为0；线激光测量仪可获取XOZ平面内的坐标数据，Y轴的坐标数据由线激光测量仪光路所在光栅导轨上的位置得出；设定线激光测量仪在位置A时坐标原点OA为世界坐标系原点，若OA的坐标标定为(0,0,0)，若线激光测量仪在位置A处所测的数据为(xA,zA)，则位置A内的三维坐标为(xA,0,zA)；线激光测量仪在位置A和位置B的光路距离为lAB，则OB的坐标标定为(0,0,lAB)；若线激光测量仪在位置B所测的数据为(xB,zB)，那么坐标系OB-XBYBZB内的坐标在坐标系OA-XAYAZA中可表示为：线激光测量仪和激光位移传感器在位置A和位置C的光路距离为lAC，则OC坐标即标定为(0,0,lAC)；若激光位移传感器在位置C所测的数据为(zC)，那么坐标系OC-XCYCZC内的坐标在坐标系OA-XAYAZA中可表示为：2CN111993159A权利要求书2/6页3.根据权利要求2所述的一种轴类工件在位非接触检测方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体步骤包括：当轴类工件的检测截面法向轴线与理想基准轴线不共线时，即当轴类工件与检测系统存在绕X轴方向的旋转角θ和绕Z轴方向的旋转角ɑ时，线激光测量仪的光路所测的测量截面为椭圆，其中椭圆的短轴为轴直径，椭圆的长轴ac与Z轴存在夹角，椭圆的短轴bd与X轴存在夹角；所得椭圆轮廓的椭心在中心轴线上，测量截面与横截面的夹角为λ，其中椭圆的长轴ac长度为lac，短轴bd长度为lbd，则λ的计算公式为：在装夹装置中装夹一根轴类的量柱量块，启