一种滚珠螺母螺旋内滚道曲面及外径的测量方法.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CN108871229A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810593517.4(22)申请日2018.06.11(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人欧屹陈贤高王凯祖莉(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人张祥(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G01B11/08(2006.01)权利要求书4页说明书6页附图3页(54)发明名称一种滚珠螺母螺旋内滚道曲面及外径的测量方法(57)摘要本发明公开了一种滚珠螺母螺旋内滚道曲面及外径的测量方法，利用激光三角位移传感器进行测量，将激光位移传感器置于螺母法兰盘外部；通过带三棱镜的测量头伸入螺母内部，同时将水平光线转变为垂直光线，扫描出螺母内滚道的轴向截面轮廓，通过空间转换将轴向截面轮廓转换为法向截面轮廓，得到左右圆弧，完成噪点处理后，通过基于最小二乘的单纯形算法进行圆弧的拟合，进行螺母外径测量是，使用两个对称放置且垂直螺母轴线的激光位移传感器，同时使用两个标准量棒作为基准，获得螺母的外径。通过数学分析，螺母内滚道的法向截形(左右圆弧半径及圆心)、导程、中径跳动量以及螺母的外径都可以测定出。CN108871229ACN108871229A权利要求书1/4页1.一种滚珠螺母螺旋内滚道曲面及外径的测量方法，所述方法是基于滚珠丝杠螺母综合参数的检测装置进行测量，其检测装置包括第一激光位移传感器(1)、三棱镜(2)、第二激光位移传感器(3)、待测螺母(4)、第一标准量棒(5)、第二标准量棒(6)、v型块(7)、第三激光位移传感器(8)和手动平移台(9)，所述第一激光位移传感器(1)和三棱镜(2)设置在手动平移台(9)上，所述待测螺母(4)、第一标准量棒(5)和第二标准量棒(6)放置在v型块(7)上，所述待测螺母(4)位于所述第一激光位移传感器(1)的前方，所述第二激光位移传感器(3)和第三激光位移传感器(8)位于所述待测螺母(4)后方的两侧其特征在于，对于测量方法，包括以下步骤：步骤1、构建待测螺母的空间直角坐标系o-xyz，其中x轴方向沿着待测螺母的轴线方向，y轴方向沿着v型块(7)的宽度方向，z轴方向沿着v型块(7)的高度方向，三者之间遵循右手法则；步骤2、在测量滚珠螺母螺旋内滚道时，通过调节手动平移台(9)，使得第一激光三角位移传感器(1)的发射光线位于待测螺母(4)的轴向中心处，第一激光三角位移传感器(1)沿待测螺母(4)轴向运动，此方向即为x轴方向，运动距离通过光栅尺测得，同时第一激光三角位移传感器(1)的测量光线通过三棱镜(2)由x轴方向转变为z轴方向，测得待测螺母(4)的轴向中心面轮廓的高度值，x轴方向的运动距离和z轴方向的高度值构成了待测螺母在空间坐标系中的xz坐标平面上的轴向中心面轮廓，此轮廓由n个被测数据点组成，分别是(x1，z1)，(x2，z2)……(xn，zn)，经过数据处理，计算出滚道左右圆弧的半径rL、rR和螺母导程s；步骤3、在测量待测螺母(4)的外圆时待测螺母的空间坐标系与测量内滚道时保持一致，将待测螺母(4)、第一标准量棒(5)和第二标准量棒(6)同时放在v型块(7)上，待测螺母(4)与两个测量基准(即第一标准量棒(5)和第二标准量棒(6))的同轴度误差可以得到保证，第二激光三角位移传感器(3)和第三激光三角位移传感器(8)在待测螺母(4)两边等高对称放置，测量时，第二激光三角位移传感器(3)和第三激光三角位移传感器(8)同时在z轴方向运动，此时两传感器都测得光线发射镜面到待测螺母(4)表面的距离，即为y轴方向的距离，在两激光位移传感器在z轴方向运动的过程中都测得n组数据，对于第二激光三角位移传感器(3)为(yA1，yA2……yAn)，对于第三激光三角位移传感器(8)为(y′A1，y′A2……y′An)，同理对第一标准量棒(5)进行测量，获得数据(yB1，yB2......yBn)和(y′B1，y′B2......y′Bn)，对第二标准量棒(6)进行测量，获得数据(yc1，yC2……yCn)和(y＇C1，y′C2......y′Cn)，经过数据处理，计算出螺母外径D0。2.根据权利要求1所述的滚珠螺母螺旋内滚道曲面及外径的测量方法，其特征在于，步骤2中滚珠螺母螺旋内滚道曲面测量方法下获得的数据可以通过下述方法进行数据预处理，具体为：步骤2-1、将所测轮廓数据转化为滚道法向截形，对轮廓点(x1，z1)，(x2，z2)……(xn，zn)进行如下变换：其中为螺旋升角，i＝1，2...n，n为采集的数据点数，此变换相当于将滚道轴向截形轮廓投影到滚道法向截面上。2CN108871229A权利要求