一种多自由度激光位移传感器系统及弧齿锥齿轮测量方法.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CN107167078A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710368847.9(22)申请日2017.05.23(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市大学南路88号(72)发明人宋爱平沈宇涵彭云赵昆鹏窦超然(74)专利代理机构扬州苏中专利事务所(普通合伙)32222代理人许必元(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多自由度激光位移传感器系统及弧齿锥齿轮测量方法(57)摘要本发明涉及齿轮测量技术领域，特别涉及一种多自由度激光位移传感器系统的结构以及基于这种测量系统仪器的弧齿锥齿轮测量方法。本发明的多自由度激光位移传感器系统由激光位移传感器和具有空间正交轴向旋转自由度的支架组成。在测量弧齿锥齿轮时，可以调整传感器支架的旋转位姿使得激光位移传感器尽可能与被测量的弧形齿线保持相同的空间倾斜姿态，以保证传感器发射的激光照射在被测齿轮齿面上的光斑点光源可以反射到传感器的接收窗上，使得齿轮测量过程中，采集的数据完整有效。本发明具有测量仪器结构简单，容易操作，灵活性高的特点。CN107167078ACN107167078A权利要求书1/2页1.一种多自由度激光位移传感器系统，其特征是，设有具有空间正交轴向旋转自由度的支架、激光位移传感器（6）；所述具有空间正交轴向旋转自由度的支架包括底座（1）、回转架（2）、旋转平台（3）、快装夹台（4）、锁紧旋钮（5）；底座（1）上设置回转架（2），回转架（2）可绕底座（1）的中心轴线相对底座（1）做360°自由旋转运动，所述回转架（2）上通过旋转机构设置旋转平台（3），旋转平台（3）可相对回转架沿回转架中心轴线做180°自由旋转运动，旋转平台（3）上安装快装夹台（4），激光位移传感器（6）装夹在快装夹台（4）上，激光位移传感器（6）在三维空间内的位姿通过回转架（2）及其锁紧旋钮、旋转平台（3）及其锁紧旋钮实现调整。2.根据权利要求1所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述旋转平台（3）上通过沉头锁紧螺丝安装有快装夹台（4）。3.根据权利要求1所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述快装夹台（4）通过压板与锁紧旋钮（5）装夹激光位移传感器（6）。4.根据权利要求1所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述底座（1）与旋转平台（3）上设有旋转分度刻线。5.根据权利要求1、2、3或4所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述系统还包括工作台（7）、以及工作台（7）上设置的三坐标平移装置、测量回转台（8）和尾顶机构（9）；所述三坐标平移装置包括x轴导轨（12）、滑动y轴导轨（11）、滑动z轴导轨（10）；x轴导轨（12）固定在工作台（7）上，x轴导轨（12）上设有滑动y轴导轨（11），所述滑动y轴导轨（11）上设置滑动z轴导轨（10），所述滑动z轴导轨（10）的滑台与所述具有空间正交轴向旋转自由度的支架的底座（1）相连接；测量回转台（8）设置在三坐标平移装置的x轴导轨（11）端部外侧；测量回转台（8）正上方设置所述尾顶机构（9）。6.根据权利要求6所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述测量回转台（8）由带有圆光栅的精密伺服旋转力矩电机通过控制器直接驱动。7.根据权利要求6所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述三坐标平移装置采用配有高精度光栅的精密滚珠丝杠导轨传动，并由伺服电机驱动丝杠转动。8.根据权利要求1所述的多自由度激光位移传感器系统，其特征是，所述底座（1）底部设有螺纹孔，底座（1）与滑动z向导轨（11）的滑台螺纹连接。9.一种基于多自由度激光位移传感器系统的弧齿锥齿轮测量方法，包括如下步骤：1）利用权利要求4-6所述的激光位移测量装置，通过伺服电机驱动多自由度激光位移传感器系统沿激光位移测量装置的x轴导轨（12）、y轴导轨（11）运动，使得激光位移传感器（6）的激光发射点运动到标定的测量回转台（8）的中心位置；2）将被测弧齿锥齿轮（13）平置装夹在测量回转台（8）上，使得被测弧齿锥齿轮（13）的中心轴线与测量回转台（8）中心轴线重合，使激光位移传感器（6）发射的激光束在被测弧齿锥齿轮（13）的轴截面内垂直于分锥线并照射到被测弧齿锥齿轮（13）齿宽中点处的齿廓上，沿着激光束投射的方向驱动激光位移传感器（6）的位置，使得被测齿廓处于激光位移传感器（6）的量程内；调节支架的两个正交轴向旋转机构回转架（2）、旋转平台（3）并用锁紧旋钮（5）锁紧，使得激光位移传感器（6）尽可能与被测量的弧形齿线保持相同的空间倾斜姿态，以保证激光位移传感器（6）发射的激光照射在被测齿轮（13）齿面上的光斑