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基于螺旋扫描的光电非接触同轴度测量

2014/11/13 22:45:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

  摘 要:基于激光位移传感器测距原理,利用精密转台和轴向进给的步进伺服执行机构,带动转台上的被测件与激光位移传感器作相对运动的旋转,实现螺旋扫描运动。采用螺旋线投影法测量出被测物体的同轴度,实现了提高检测效率和在线自动化检测的要求。仿真验证了该测量方法的可行性。

  圆对称工件的同轴度测量是机械制造和仪器仪表工业中常见的检测项目,通常采用千分表等通用量具进行接触式测量,测量精度低,速度慢,易受人为因素的影响,且不适合在线检测的应用。笔者提出了一种利用激光位移传感器来实现同轴度测量的光电非接触方法[1]。该方法能够实现快速高精度测量,适用于在线自动化检测。

  1 测量系统原理

  整个测量系统的设计思路是把复杂的空间问题简化成平面问题来解决,以提高检测效率。图1是自动测量系统的结构示意图。在两个步进电机的带动下,激光位移传感器与被测工件分别做上升和旋转运动,测量轨迹呈螺旋状。利用激光传感器发射及反射接收信息的相关性,获取垂直于被测物体轴线的每个横截面上任意一点距离传感器的位置信号。把每一个横截面上各点测量的数值向垂直于测量基准轴心线的基准面投影(以一个螺距为单位),把采样数据转换为与平面相对应的坐标,用数据处理求取各投影截面的中心,从而获得测量参数。

  

  2 同轴度测量

  2.1 同轴度的定义[2]

  根据GB/T 1182—1996《形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》标准,同轴度是指被测圆柱面轴线对基准线不共轴的程度。同轴度误差由以基准轴线为轴线包容被测实际轴线的最小圆柱面内的区域来评定。如图2所示,与基准轴线同轴的包容圆柱面至少应有一点与被测实际轴线接触,同轴度误差值即为该包容圆柱面的直径Φ,它等于被测实际轴线上的接触点至基准轴线距离的两倍。

  

  2.2 求取采样点空间坐标[3]

  由于激光位移传感器只能测量以传感器激光发射面到激光反射面的距离,因此必须将测量值通过换算转化为各个实际尺寸值。

  设采样的点数为n,横截面数为m(n=m),采样数据可表示为pij(dij,θij,zi)(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n),得:

  

  

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