一种基于激光位移传感器的齿轮测量装置及齿轮测量方法.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CN105823435A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610324795.0(22)申请日2016.05.17(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市开发区大学南路88号(72)发明人宋爱平邱林沈宇涵彭云(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人徐素柏(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于激光位移传感器的齿轮测量装置及齿轮测量方法(57)摘要本发明涉及齿轮测量技术领域，特别涉及一种基于激光位移传感器的齿轮测量装置及齿轮测量方法，本发明的齿轮测量装置包括工作台,所述工作台上设有工件回转台和带有可旋转测量头的三坐标平移装置,所述工件回转台上垂直设有标零转轴，所述三坐标平移装置包括固定在工作台上的X轴导轨，所述X轴导轨上滑动设有Y轴导轨，所述Y轴导轨上滑动设有Z轴导轨，所述Z轴导轨上滑动设有滑架，所述滑架上设有可旋转的激光位移传感器。本发明的齿轮测量装置，采用激光位移传感器进行被测齿廓上各测量点坐标位置的采集，相比接触工件测量的触头测量，具有测量精度高，测量是无需进行测头运动路径的规划，简化测量过程的优点。CN105823435ACN105823435A权利要求书1/2页1.一种基于激光位移传感器的齿轮测量装置，包括工作台,所述工作台上设有工件回转台和带有可旋转测量头的三坐标平移装置,所述工件回转台上垂直设有标零转轴，所述三坐标平移装置包括固定在工作台上的X轴导轨，所述X轴导轨上滑动设有Y轴导轨，所述Y轴导轨上滑动设有Z轴导轨，所述Z轴导轨上滑动设有滑架，所述滑架上设有可旋转的激光位移传感器。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的齿轮测量装置，其特征在于，所述滑架上设有分度盘，所述激光位移传感器设置在分度盘上随分度盘同步转动。3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的齿轮测量装置，其特征在于，所述三坐标平移装置通过伺服电机驱动并通过控制器控制激光位移传感器沿工作台的X轴导轨或Y轴导轨或Z轴导轨移动，所述回转工作台底部设有回转驱动装置。4.一种采用权利要求1或2或3所述的装置进行的齿轮测量方法，其特征在于，包括如下过程：通过伺服电机驱动激光位移传感器沿X轴、Y轴导轨运动，并采集标零转轴外圆周的数据点，以标定被测量齿轮坐标系中心轴的位置；将被测齿轮平置在工件回转台上，并使被测齿轮的中心轴与标零转轴的中心重合将，调节分度盘4的角度，使激光位移传感器发射的激光束直射到被测齿廓上，并沿激光束的投射方向驱动激光位移传感器的位置，使得被测齿廓处于激光位移传感器量程内；旋转回转轴台，激光位移传感器发射的激光束依次直射被测齿轮的齿廓上，采集激光束在被测齿廓上投射点相对测量齿轮坐标系中心轴的位移数据并转化为极坐标；将上步侧得的齿廓的坐标点描述拟合，以判定被测齿廓的误差。5.根据权利要求4所述的齿轮测量方法，其特征在于，所述步骤（1）中坐标系的标定方法为：将激光位移传感器移动到工件回转台外周侧向，旋转分度盘使激光位移传感器发射的激光水平直射在标零转轴圆周面上，然后保持Y，Z向导轨不动，同时沿X向导轨向圆周面另一侧开始间隔等距移动，并采集数据点P1,P2,P3…Pn，Pn+1…，当被采集点逐渐靠近标零转轴的中心时，激光在标零转轴外周的入射点沿Y向位移值dn逐渐减小再逐渐变大，当位移值第一次开始增大即dn>dn-1时，则减小采集点的间距反向移动并比较，并反复移动比较，直到相邻采集点的位移值大小无突变时，被测齿轮坐标系中心轴所在的Y坐标为（X0，Y0），此时激光束的发射方向正好通过标零转轴的中心轴线。6.根据权利要求4所述的齿轮测量方法，其特征在于，所述步骤（2），将被测齿轮置于工件回转台上，通过伺服电机调节Z向高度，使激光位移传感器发射的激光束投射方向正好通过被测量齿廓中心，同时测量过程中保持X坐标不变，通过控制器驱动伺服电机调节激光位移传感器沿Y向导轨运动至靠近齿轮表面，使被测齿廓齿根圆处于激光位移传感器标准量程D处，此时，激光位移传感器的位移量示值为零。7.根据权利要求4所述的齿轮测量方法，其特征在于，所述步骤（3）中，具体为:回转驱动装置驱动工件回转台带动被测齿轮转动，同时激光位移传感器将激光束投射到被测齿廓上，进行轮廓上被测点的坐标数据的采集，并以被测量齿轮坐标系中心轴为极点，以被测点距标零转轴中心点的距离为极径，以工件回转台旋转的角度为极角记录被测点的极坐标，相邻被测点的极角间隔相同，依次采集被测轮整个齿廓周上的各测量点,直至工件回转台回转360º，同时激光位移传感器将侧得的各点的极坐标值反馈至计算机微处理器进行记2CN1058234