本發(fā)明涉及軸類零件檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大尺寸軸類零件檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著機械加工精度以及效率的不斷提高，對測量裝置的要求也越來越高。測量裝置的測量精度以及測量效率嚴重影響著整個工業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)有使用光透過式傳感器進行軸徑測量的方法一般只使用一套傳感器并且只測量一個位置，測量范圍小，且對傳感器裝配誤差無法修正，同時也無法測量軸徑軸長等尺寸，也就不能準確的判斷該軸類零件是否符合設(shè)計要求，導(dǎo)致后期不能裝配。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大尺寸軸類零件檢測裝置及方法，本發(fā)明能夠修正傳感器的裝配誤差，可以測量被測軸各段位置軸徑和軸長數(shù)據(jù)并標(biāo)出被測軸上各個不符合規(guī)定的點，實現(xiàn)測量精確且測量范圍廣的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種大尺寸軸類零件檢測裝置，包括：

被測軸支撐機構(gòu)，所述被測軸支撐機構(gòu)包括支撐平臺，設(shè)于所述支撐平臺一端上表面的回轉(zhuǎn)平臺，設(shè)于所述支撐平臺上表面的自由滑軌，設(shè)于所述自由滑軌且沿所述自由滑軌移動的尾座，以及設(shè)于所述支撐平臺上表面的導(dǎo)軌，所述回轉(zhuǎn)平臺設(shè)有第一撥動頂尖，所述尾座設(shè)有第二撥動頂尖，所述第一撥動頂尖與所述第二撥動頂尖用于固定被測軸；

光透過式傳感器組，所述光透過式傳感器組包括安裝架，設(shè)于安裝架上部的上部傳感器以及設(shè)于所述安裝架下部的下部傳感器，所述安裝架底部通過滑塊與所述導(dǎo)軌移動連接；

光柵尺，所述光柵尺與所述導(dǎo)軌平行固定于所述支撐平臺上，所述光柵尺表頭設(shè)于所述滑塊上。

可選的，所述安裝架為門型，所述上部傳感器包括上部發(fā)射器和上部接收器，所述上部發(fā)射器和上部接收器分別設(shè)于所述安裝架的門型兩內(nèi)頂角處，所述下部傳感器包括下部發(fā)射器和上部發(fā)射器，所述下部發(fā)射器和下部接收器分別設(shè)于所述門型兩邊框的底部，所述上發(fā)射器和所述下發(fā)射器位于同一側(cè)。

可選的，所述上部傳感器和所述下部傳感器為光幕傳感器。

可選的，所述導(dǎo)軌包括相互平行設(shè)置的軌道和絲杠，所述軌道兩端分別設(shè)有第一限位開關(guān)和第二限位開關(guān)，所述絲杠一端連接有第一電機，所述滑塊設(shè)于所述絲杠與所述軌道之間。

可選的，所述回轉(zhuǎn)平臺連接有第二電機。

本發(fā)明還提供了一種利用上述的大尺寸軸類零件檢測裝置進行檢測的方法，包括：

設(shè)定被測軸的制造公差Pe，被測軸各段的設(shè)計軸徑Di和設(shè)計軸長Li，其中i表示所述被測軸的段數(shù)；

獲取標(biāo)定參數(shù)A；

控制第一電機轉(zhuǎn)動；

獲取光柵尺的表頭檢測的位置坐標(biāo)P3，構(gòu)建位置坐標(biāo)數(shù)組P3[n]；

同時獲取光透過式傳感器組檢測的與所述位置坐標(biāo)P3對應(yīng)的上光幕長度P1和下光幕長度P2，分別構(gòu)建上光幕長度數(shù)組P1[n]和下光幕長度數(shù)組P2[n]，其中n為元素的個數(shù)；

根據(jù)標(biāo)定參數(shù)A，計算所述上光幕長度數(shù)組的上部數(shù)組P12[n]，所述上部數(shù)組P12[n]中的每個元素P12＝A-P1；

分別對所述上部數(shù)組P12[n]和所述下光幕長度數(shù)組P2[n]進行有限差分，分別的得到上部差分數(shù)組P’1[n]和下部差分數(shù)組P’2[n]；

分別獲取所述上部差分數(shù)組P’1[n]和所述下部差分數(shù)組P’2[n]中大于制造公差Pe的元素P’1_j和P’2_j，以及與所述元素P’1_j和P’2_j對應(yīng)的位置坐標(biāo)P3_j，其中P’1_j表示所述上部差分數(shù)組P’1[n]中第j個數(shù)值，P’2_j表示所述下部差分數(shù)組P’2[n]中第j個數(shù)值；

判斷P’1_j-P’1_j-1或P’1_j-P’1_j+1是否大于1mm，且判斷P’2_j-P’2_j-1或P’2_j-P’2_j+1是否大于1mm，如果是，確定P’1_j和P’2_j對應(yīng)的位置坐標(biāo)P3_j為分段點；

判斷P’1_j-P’1_j-1或P’1_j-P’1_j+1是否小于1mm，且判斷P’2_j-P’2_j-1或P’2_j-P’2_j+1是否小于1mm，如果是，確定P’1_j和P’2_j對應(yīng)的的位置坐標(biāo)P3_j為缺陷點，記錄缺陷點；

根據(jù)所述分段點分別對所述上部數(shù)組P12[n]和所述下光幕長度數(shù)組P2[n]進行分段，獲得多段位置坐標(biāo)子數(shù)組，以及與每一段位置坐標(biāo)子數(shù)組對應(yīng)的上部子數(shù)組和下光幕長度子數(shù)組；

對每一段所述位置坐標(biāo)子數(shù)組對應(yīng)的所述上部子數(shù)組和所述下光幕長度子數(shù)組分別作直線擬合，分別獲得上部子數(shù)組直線l1和下光幕長度子數(shù)組直線l2；

計算所述上部子數(shù)組直線l1和所述下光幕長度子數(shù)組直線l2之間的距離d；計算所述上部子數(shù)組直線l1和所述下光幕長度子數(shù)組直線l2的平均長度l；

判斷距離d與被測軸上對應(yīng)的軸段的設(shè)計軸徑Di的差值是否小于軸徑誤差閾值，如果是則確定被測軸的該軸段的軸徑合格，否則不合格；判斷平均長度l與被測軸上對應(yīng)軸段的設(shè)計軸長Li的差值是否小于軸長誤差閾值，如果是則確定被測軸的該軸段的軸長合格，否則不合格。

可選的，所述獲取標(biāo)定參數(shù)A，具體包括：

獲取光柵尺的表頭檢測的標(biāo)準軸的位置坐標(biāo)P*3，構(gòu)建位置坐標(biāo)數(shù)組P*3[n]；

同時獲取光透過式傳感器組檢測的標(biāo)準軸的與所述位置坐標(biāo)P*3對應(yīng)的上光幕長度P*1和下光幕長度P*2；

分別對所述上光幕長度P*1和所述下光幕長度P*2進行直線擬合，得到與所述上光幕長度P1對應(yīng)的直線J₁x+K₁y+L₁＝0和所述下光幕長度P2對應(yīng)的直線J₂x+K₂y+L₂＝0；

根據(jù)直線J₁x+K₁y+L₁＝0和J₂x+K₂y+L₂＝0標(biāo)定參數(shù)A：

其中x為直線上點的橫坐標(biāo)值，y為直線上點的縱坐標(biāo)值，J₁、K₁、L₁分別為上光幕測量直線的直線參數(shù)，J₂、K2、L2分別為下光幕測量直線的直線參數(shù)，R為標(biāo)準軸的軸徑，J＝(J₁+J₂)/2，K＝(K₁-K₂)/2。

可選的，所述位置坐標(biāo)數(shù)組P3[n]、上光幕長度數(shù)組P1[n]、下光幕長度數(shù)組P2[n]和上部數(shù)組P12[n]的為長度相同的一位數(shù)組。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件測量裝置通過設(shè)置光透過式傳感器組實現(xiàn)對被測軸的包圍式檢測，在進行檢測時，上部傳感器和下部傳感器沿著導(dǎo)軌直線移動，并實時將對被測軸的檢測信號記錄下來，同時也通過光柵尺記錄光透過式傳感器組的位置。并利用本發(fā)明的檢測方法對光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)和光柵尺檢測的數(shù)據(jù)進行處理分析并得到檢測結(jié)果。在該檢測方法的數(shù)據(jù)處理過程中采用有限差分對光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)進行處理，能夠得到被測軸的分段點和缺陷點。再使用直線擬合方法處理光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)，對光透過式傳感器組測量得到的被測軸上下邊緣點進行直線擬合，進而計算兩條擬合直線之間的距離，從而避免了直接將對上下部傳感器檢測的參數(shù)相減，或是只檢測固定兩點間的距離所導(dǎo)致的測量值和計算值片面、準確度低的問題，進而消除了上下部傳感器安裝位置與導(dǎo)軌軌不垂直而產(chǎn)生的安裝誤差，提高了測量精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的立體圖；

圖2為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的主視圖；

圖3為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的光透過式傳感器組的測量狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明中位置坐標(biāo)P3的波形圖；

圖5為本發(fā)明中圖4中位置坐標(biāo)P3對應(yīng)的上光幕長度P1的波形圖；

圖6為本發(fā)明中圖4中位置坐標(biāo)P3對應(yīng)的下光幕長度P2的波形圖；

圖7為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

首先需要說明的是：本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置可以適用于多種軸類零件的檢測，其中包括大尺寸的軸類零件和小尺寸的軸類零件，以及包含多段不同軸徑、軸長的軸類零件等。

如圖1-3所示，圖1為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的立體圖；圖2為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的主視圖；圖3為本發(fā)明提供的大尺寸軸類零件檢測裝置的光透過式傳感器組的測量狀態(tài)示意圖。本發(fā)明的大尺寸軸類零件檢測裝置，包括：

被測軸支撐機構(gòu)1，所述被測軸支撐機構(gòu)1包括支撐平臺11，設(shè)于所述支撐平臺11一端上表面的回轉(zhuǎn)平臺12，設(shè)于所述支撐平臺11上表面的自由滑軌13，設(shè)于所述自由滑軌13且沿所述自由滑軌13移動的尾座14，以及設(shè)于所述支撐平臺11上表面的導(dǎo)軌15，所述回轉(zhuǎn)平臺12設(shè)有第一撥動頂尖121，所述尾座14設(shè)有第二撥動頂尖141，所述第一撥動頂尖121與所述第二撥動頂尖141用于固定被測軸4；可選的，在支撐平臺11下還設(shè)有若干機床墊鐵16，以保證支撐平臺的平穩(wěn)支撐。

光透過式傳感器組2，所述光透過式傳感器組2包括安裝架21，設(shè)于安裝架21上部的上部傳感器22以及設(shè)于所述安裝架21下部的下部傳感器23，所述安裝架21底部通過滑塊151與所述導(dǎo)軌15移動連接；

光柵尺3，所述光柵尺3與所述導(dǎo)軌15平行固定于所述支撐平臺11上，所述光柵尺表頭(圖1中未示出)設(shè)于所述滑塊上151。

在本實施例中，被測軸支撐機構(gòu)中尾座是移動設(shè)于自由滑軌上的，使回轉(zhuǎn)平臺與尾座之間的距離可調(diào)，實現(xiàn)了不同軸長的軸類零件的檢測。由于回轉(zhuǎn)平臺是能夠旋轉(zhuǎn)的，因此也可以是被測軸旋轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在該被測軸支撐機構(gòu)上實現(xiàn)被測軸軸面缺陷的檢測。本檢測裝置采用了光透過式傳感器組對軸類零件進行檢測，通過光幕的形式檢測被測軸的軸徑以及表面，能夠更準確的檢測軸類零件的軸徑和表面是否有缺陷。本檢測裝置還設(shè)置了光柵尺，通過光柵尺檢測光透過式傳感器組的移動位置，從而能夠根據(jù)該位置坐標(biāo)確定與之對應(yīng)的光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)，更能準確的獲知分段點以及缺陷點。

作為一種可選的實施方式，所述安裝架21為門型，所述上部傳感器22包括上部發(fā)射器221和上部接收器222，所述上部發(fā)射器221和上部接收器222分別設(shè)于所述安裝架21的門型兩內(nèi)頂角處，所述下部傳感器23包括下部發(fā)射器231和下部接收器232，所述下部發(fā)射器231和下部接收器232分別設(shè)于所述安裝架21的門型兩邊框的底部，所述上發(fā)射器221和所述下發(fā)射器231位于同一側(cè)，上部接收器222和下部接收器232位于同一側(cè)。所述上部傳感器22和所述下部傳感器23為光幕傳感器。

本實施例中上部發(fā)射器、上部接收器、下部發(fā)射器和下部接收器將被測軸包圍，通過上部發(fā)射器和下部發(fā)射器分別發(fā)射上部光幕和下部光幕，其中一部分光幕被被測軸遮擋不能照射到上部接收器和下部接收器上，從而通過檢測上部接收器和下部接收器接收的光幕的長度值來獲取被測軸的軸徑，以及被測軸的分段點和缺陷點。

作為一種可選的實施方式，所述導(dǎo)軌15包括相互平行設(shè)置的軌道152和絲杠153，所述軌道152兩端分別設(shè)有第一限位開關(guān)154和第二限位開關(guān)155，所述絲杠153一端連接有第一電機156，所述滑塊151設(shè)于所述絲杠153與所述軌道152之間。通過第一電機驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)絲杠帶動滑塊在軌道上平穩(wěn)地直線移動，限定了滑塊的移動軌跡，并且能夠很好的控制滑塊的移動速度，也就能保證光透過式傳感器組移動的平穩(wěn)性，減小了光幕的波動，使得測得的光幕長度更準確。在上述實施方式中，回轉(zhuǎn)平臺12連接有第二電機122，通過第二電機控制回轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)動與否和轉(zhuǎn)動速度，而且第一電機和第二電機都為伺服電機，其伺服電機控制器為WNMPC08-300BB步進閉環(huán)控制器。

本發(fā)明還提供了一種利用上述的大尺寸軸類零件檢測裝置進行檢測的方法，包括：

步驟701：設(shè)定被測軸的制造公差Pe，被測軸各段的設(shè)計軸徑Di和設(shè)計軸長Li，其中i表示所述被測軸的段數(shù)；

步驟702：獲取標(biāo)定參數(shù)A；

步驟703：控制第一電機轉(zhuǎn)動；

步驟704：獲取光柵尺的表頭檢測的位置坐標(biāo)P3，構(gòu)建位置坐標(biāo)數(shù)組P3[n]；

步驟705：同時獲取光透過式傳感器組檢測的與所述位置坐標(biāo)P3對應(yīng)的上光幕長度P1和下光幕長度P2，分別構(gòu)建上光幕長度數(shù)組P1[n]和下光幕長度數(shù)組P2[n]，其中n為元素的個數(shù)；

步驟706：根據(jù)標(biāo)定參數(shù)A，計算所述上光幕長度數(shù)組的上部數(shù)組P12[n]，所述上部數(shù)組P12[n]中的每個元素P12＝A-P1；

步驟707：分別對所述上部數(shù)組P12[n]和所述下光幕長度數(shù)組P2[n]進行有限差分，分別的得到上部差分數(shù)組P’1[n]和下部差分數(shù)組P’2[n]；

步驟708：分別獲取所述上部差分數(shù)組P’1[n]和所述下部差分數(shù)組P’2[n]中大于制造公差Pe的元素P’1_j和P’2_j，以及與所述元素P’1_j和P’2_j對應(yīng)的位置坐標(biāo)P3_j，其中P’1_j表示所述上部差分數(shù)組P’1[n]中第j個數(shù)值，P’2_j表示所述下部差分數(shù)組P’2[n]中第j個數(shù)值；

步驟709：判斷P’1_j-P’1_j-1或P’1_j-P’1_j+1是否大于1mm，且判斷P’2_j-P’2_j-1或P’2_j-P’2_j+1是否大于1mm，如果是，確定P’1_j和P’2_j對應(yīng)的位置坐標(biāo)P3_j為分段點；

步驟710：判斷P’1_j-P’1_j-1或P’1_j-P’1_j+1是否小于1mm，且判斷P’2_j-P’2_j-1或P’2_j-P’2_j+1是否小于1mm，如果是，確定P’1_j和P’2_j對應(yīng)的的位置坐標(biāo)P3_j為缺陷點，記錄缺陷點；

步驟711：根據(jù)所述分段點分別對所述上部數(shù)組P12[n]和所述下光幕長度數(shù)組P2[n]進行分段，獲得多段位置坐標(biāo)子數(shù)組，以及與每一段位置坐標(biāo)子數(shù)組對應(yīng)的上部子數(shù)組和下光幕長度子數(shù)組；

步驟712：對每一段所述位置坐標(biāo)子數(shù)組對應(yīng)的所述上部子數(shù)組和所述下光幕長度子數(shù)組分別作直線擬合，分別獲得上部子數(shù)組直線l1和下光幕長度子數(shù)組直線l2；

步驟713：計算所述上部子數(shù)組直線l1和所述下光幕長度子數(shù)組直線l2之間的距離d；計算所述上部子數(shù)組直線l1和所述下光幕長度子數(shù)組直線l2的平均長度l；

步驟714：判斷距離d與被測軸上對應(yīng)的軸段的設(shè)計軸徑Di的差值是否小于軸徑誤差閾值，如果是則確定被測軸的該軸段的軸徑合格，否則不合格；判斷平均長度l與被測軸上對應(yīng)軸段的設(shè)計軸長Li的差值是否小于軸長誤差閾值，如果是則確定被測軸的該軸段的軸長合格，否則不合格。

在該檢測方法的數(shù)據(jù)處理過程中采用有限差分對光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)進行處理，能夠得到被測軸的分段點和缺陷點。再使用直線擬合方法處理光透過式傳感器組檢測的數(shù)據(jù)，對光透過式傳感器組測量得到的被測軸上下邊緣點進行直線擬合，進而計算兩條擬合直線之間的距離，從而避免了直接將對上下部傳感器檢測的參數(shù)相減，或是只檢測固定兩點間的距離所導(dǎo)致的測量值和計算值片面、準確度低的問題，進而消除了上下部傳感器安裝位置與導(dǎo)軌軌不垂直而產(chǎn)生的安裝誤差，提高了測量精度。

作為一種可選的實施方式，所述獲取標(biāo)定參數(shù)A的方法具體包括：

獲取光柵尺的表頭檢測的標(biāo)準軸的位置坐標(biāo)P*3，構(gòu)建位置坐標(biāo)數(shù)組P*3[n]；

同時獲取光透過式傳感器組檢測的標(biāo)準軸的與所述位置坐標(biāo)P*3對應(yīng)的上光幕長度P*1和下光幕長度P*2；

分別對所述上光幕長度P*1和所述下光幕長度P*2進行直線擬合，得到與所述上光幕長度P1對應(yīng)的直線J₁x+K₁y+L₁＝0和所述下光幕長度P2對應(yīng)的直線J₂x+K₂y+L₂＝0；

根據(jù)直線J₁x+K₁y+L₁＝0和J₂x+K₂y+L₂＝0標(biāo)定參數(shù)A：

其中x為直線上點的橫坐標(biāo)值，y為直線上點的縱坐標(biāo)值，J₁、K₁、L₁分別為上光幕測量直線的直線參數(shù)，J₂、K2、L2分別為下光幕測量直線的直線參數(shù)，R為標(biāo)準軸的軸徑，J＝(J₁+J₂)/2，K＝(K₁-K₂)/2。

標(biāo)定參數(shù)A的推導(dǎo)過程如下：

為了把兩個傳感器的測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個坐標(biāo)系下，將直線J₁x+K₁y+L₁＝0變換為J₁x+K₁(A-y)+L₁＝0。因為直線J₁x+K₁(A-y)+L₁＝0和J₂x+K₂y+L₂＝0并不完全平行，為了求取直線之間的距離，需要對這兩條直線做近似平行的變換。J₁x+K₁(A-y)+L₁＝0可以表達為J₁x-K₁y+L₁+K₁A＝0。為了使兩條調(diào)整后的新直線斜率相同，取J和K，滿足J＝(J₁+J₂)/2，K＝(K₁-K₂)/2，得到新的兩條直線Jx-Ky+L₁+K₁A＝0和Jx+Ky+L₂＝0。則兩條新直線之間的距離可由得出。用直徑為R的標(biāo)準軸進行標(biāo)定，則可得

作為一種可選的實施方式，所述位置坐標(biāo)數(shù)組P3[n]、上光幕長度數(shù)組P1[n]、下光幕長度數(shù)組P2[n]和上部數(shù)組P12[n]的為長度相同的一位數(shù)組。這樣能夠保證一個位置坐標(biāo)能夠?qū)?yīng)上下兩個光幕的長度，從而方便數(shù)據(jù)的獲取、查找與處理。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。