本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

目前，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌精度測(cè)量大多采用手工測(cè)量或接觸式傳感器進(jìn)行測(cè)量，手工測(cè)量導(dǎo)軌滾道平行度時(shí)，將導(dǎo)軌裝夾在測(cè)量平板的夾具上，將表座與導(dǎo)軌側(cè)基準(zhǔn)面和導(dǎo)軌安裝平面對(duì)齊，并將表頭對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)軌滾道面上，然后移動(dòng)表座進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的最大和最小值的差值即為導(dǎo)軌滾道平行度誤差，該方法需要繁瑣的裝夾工作，對(duì)試驗(yàn)員素質(zhì)要求高且測(cè)量結(jié)果重復(fù)性差；中國(guó)發(fā)明公開(kāi)號(hào)CN103438839A，名稱為：一種直線導(dǎo)軌精度自動(dòng)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該專利介紹了使用非接觸式傳感器測(cè)量導(dǎo)軌精度，該傳感器是在接觸式傳感器上加裝了氣動(dòng)部件，使其在非工作期間不接觸被測(cè)物體，測(cè)量時(shí)加裝了該種傳感器的標(biāo)準(zhǔn)滑塊以一定的間隔移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)導(dǎo)軌高度和平行度的測(cè)量，該方法測(cè)量不同型號(hào)導(dǎo)軌時(shí)需要制作相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌和標(biāo)準(zhǔn)滑塊，增加經(jīng)濟(jì)成本和維護(hù)費(fèi)用。

綜上所述，現(xiàn)階段使用的各種導(dǎo)軌精度測(cè)量?jī)x器覆蓋的測(cè)量項(xiàng)目少，尤其是針對(duì)滾道相關(guān)精度的測(cè)量較少，測(cè)量效率與測(cè)量精度、重復(fù)性都有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置及其方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置有Z軸直線滑臺(tái)，Z軸直線滑臺(tái)上通過(guò)轉(zhuǎn)接板固定安裝雙向同步直線滑臺(tái)，所述Z軸直線滑臺(tái)和雙向同步直線滑臺(tái)相互垂直，雙向同步直線上對(duì)稱設(shè)置一對(duì)激光位移傳感器，分別為第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器，所述Z軸直線滑臺(tái)一側(cè)通過(guò)支撐架固定安裝位移傳感器，所述位移傳感器垂直對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)，所述平臺(tái)中間設(shè)置第一安裝架和第二安裝架，所述第一安裝架和第二安裝架關(guān)于Z軸直線滑臺(tái)對(duì)稱，第一安裝架上固連第一液壓缸，第一液壓缸的端部設(shè)置第一頂面壓塊，所述第二安裝架上固連第二液壓缸，第二液壓缸的端部設(shè)置第二頂面壓塊；

所述平臺(tái)前方兩側(cè)設(shè)置第一安裝板和第二安裝板，上述兩個(gè)安裝板關(guān)于Z軸直線滑臺(tái)對(duì)稱，其中第一安裝板上固連第一側(cè)面液壓缸,第一側(cè)面液壓缸的端部設(shè)置第一側(cè)面壓塊,第二安裝板上固連第二側(cè)面液壓缸,第二側(cè)面液壓缸的端部設(shè)置第二側(cè)面壓塊。

所述平臺(tái)底部通過(guò)槽型板設(shè)置有一對(duì)氣動(dòng)非接觸式位移傳感器，分別為第一傳感器和第二傳感器。

所述第一頂面壓塊、第二頂面壓塊、第一側(cè)面壓塊和第二側(cè)面壓塊的硬度小于軸承鋼GCr15硬度。

一種基于上述直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、啟動(dòng)第一傳感器和第二傳感器，使其對(duì)準(zhǔn)大理石平臺(tái)上表面，收集初始值a0，b0；

步驟2、將被測(cè)導(dǎo)軌放置于大理石平臺(tái)上，啟動(dòng)Z軸直線滑臺(tái)和雙向同步直線滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置，使第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器對(duì)稱位于導(dǎo)軌兩側(cè)，且第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器射出的激光線略高于被測(cè)導(dǎo)軌高度，停止Z軸直線滑臺(tái)和雙向同步直線滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)位移傳感器、第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器；

步驟3、啟動(dòng)移動(dòng)被測(cè)導(dǎo)軌第一液壓缸、第二液壓缸、第一側(cè)面液壓缸和第二側(cè)面液壓缸使第一頂面壓塊、第二頂面壓塊、第一側(cè)面壓塊和第二側(cè)面壓塊壓住被測(cè)導(dǎo)軌；

步驟4、啟動(dòng)Z軸直線滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)雙向同步直線滑臺(tái)豎直向下運(yùn)動(dòng)，位移傳感器、第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器收集測(cè)量數(shù)據(jù)ci，di，ei，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到設(shè)置距離時(shí)停止并返回原點(diǎn)，啟動(dòng)第一傳感器和第二傳感器對(duì)準(zhǔn)被測(cè)導(dǎo)軌底面，獲得測(cè)量值ai，bi；

步驟5、移動(dòng)被測(cè)導(dǎo)軌到設(shè)定的橫截面，重復(fù)步驟3和步驟4；

步驟6、通過(guò)以上測(cè)量結(jié)果評(píng)定被測(cè)導(dǎo)軌的高度、平行度及圓弧半徑。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明的測(cè)量裝置采用的非接觸式位移傳感器測(cè)量穩(wěn)定性好，精度高，相比于接觸式位移傳感器，其受振動(dòng)的影響小，且試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單；2)與傳統(tǒng)手工打表的測(cè)量方法相比，本發(fā)明的方法免去了繁瑣的裝夾與平臺(tái)維護(hù)工作，極大的提高了測(cè)量效率，降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度與學(xué)習(xí)時(shí)間；3)本發(fā)明的裝置相比其他直線導(dǎo)軌精度自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)極大的減低了空間使用，十分適合自動(dòng)化生產(chǎn)檢測(cè)需求。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為新型直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為傳感器的安裝布局圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明的一種直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置，包括機(jī)架1，機(jī)架1上設(shè)置平臺(tái)2，平臺(tái)2上設(shè)置有Z軸直線滑臺(tái)3，Z軸直線滑臺(tái)3上通過(guò)轉(zhuǎn)接板4固定安裝雙向同步直線滑臺(tái)5，所述Z軸直線滑臺(tái)3和雙向同步直線滑臺(tái)5相互垂直，雙向同步直線5上對(duì)稱設(shè)置一對(duì)激光位移傳感器，分別為第一激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器7，所述Z軸直線滑臺(tái)3一側(cè)通過(guò)支撐架10固定安裝位移傳感器11，所述位移傳感器11垂直對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)2，所述平臺(tái)2中間設(shè)置第一安裝架12和第二安裝架18，所述第一安裝架12和第二安裝架18關(guān)于Z軸直線滑臺(tái)3對(duì)稱，第一安裝架12上固連第一液壓缸13，第一液壓缸13的端部設(shè)置第一頂面壓塊14，所述第二安裝架18上固連第二液壓缸19，第二液壓缸19的端部設(shè)置第二頂面壓塊20；

所述平臺(tái)2前方兩側(cè)設(shè)置第一安裝板15和第二安裝板21，上述兩個(gè)安裝板關(guān)于Z軸直線滑臺(tái)3對(duì)稱，其中第一安裝板15上固連第一側(cè)面液壓缸16,第一側(cè)面液壓缸16的端部設(shè)置第一側(cè)面壓塊17,第二安裝板21上固連第二側(cè)面液壓缸22,第二側(cè)面液壓缸22的端部設(shè)置第二側(cè)面壓塊23。

平臺(tái)2底部通過(guò)槽型板24設(shè)置有一對(duì)氣動(dòng)非接觸式位移傳感器，分別為第一傳感器8和第二傳感器9。

所述第一頂面壓塊14、第二頂面壓塊20、第一側(cè)面壓塊17和第二側(cè)面壓塊23的硬度小于軸承鋼GCr15硬度。

一種基于上述直線導(dǎo)軌精度測(cè)試裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、啟動(dòng)第一傳感器8和第二傳感器9，使其對(duì)準(zhǔn)大理石平臺(tái)2上表面，收集初始值a0，b0；

步驟2、將被測(cè)導(dǎo)軌放置于大理石平臺(tái)2上，啟動(dòng)Z軸直線滑臺(tái)3和雙向同步直線滑臺(tái)5的驅(qū)動(dòng)裝置，使第一激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器7對(duì)稱位于導(dǎo)軌兩側(cè)，且第一激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器7射出的激光線略高于被測(cè)導(dǎo)軌高度，停止Z軸直線滑臺(tái)3和雙向同步直線滑臺(tái)5的運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)位移傳感器12、第一激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器7；

步驟3、啟動(dòng)移動(dòng)被測(cè)導(dǎo)軌第一液壓缸13、第二液壓缸19、第一側(cè)面液壓缸16和第二側(cè)面液壓缸22使第一頂面壓塊14、第二頂面壓塊20、第一側(cè)面壓塊17和第二側(cè)面壓塊23壓住被測(cè)導(dǎo)軌；

步驟4、啟動(dòng)Z軸直線滑臺(tái)3的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)雙向同步直線滑臺(tái)5豎直向下運(yùn)動(dòng)，位移傳感器12、第一激光位移傳感器6和第二激光位移傳感器7收集測(cè)量數(shù)據(jù)ci，di，ei，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到設(shè)置距離時(shí)停止并返回原點(diǎn)，啟動(dòng)第一傳感器8和第二傳感器9對(duì)準(zhǔn)被測(cè)導(dǎo)軌底面，獲得測(cè)量值ai，bi；

步驟5、移動(dòng)被測(cè)導(dǎo)軌到設(shè)定的橫截面，重復(fù)步驟3和步驟4；

步驟6、通過(guò)以上測(cè)量結(jié)果評(píng)定被測(cè)導(dǎo)軌的高度、平行度及圓弧半徑。

由上述測(cè)量獲得在被測(cè)導(dǎo)軌某一截面的測(cè)量值ai，bi、ci、di、ei(i＝1,2,3,...n)，根據(jù)被測(cè)導(dǎo)軌滾道圓心豎直坐標(biāo)與及非接觸式位移傳感器8、9的測(cè)量均值可求得導(dǎo)軌高度及平行度，根據(jù)被測(cè)導(dǎo)軌滾道測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)求出被測(cè)導(dǎo)軌滾道半徑，計(jì)算方法如下：

假設(shè)被測(cè)導(dǎo)軌滾道圓弧面上測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)為(Ci，Di)和(Ci，Ei)，通過(guò)圓弧擬合算法求出左右滾道圓弧半徑RLi和RRi，以及滾道圓弧圓心坐標(biāo)(LXi，LYi)和(RXi，RYi)；

在被測(cè)導(dǎo)軌全長(zhǎng)范圍以一定的距離間隔移動(dòng)，可得到每個(gè)測(cè)量位置的測(cè)量值:

RL1，RL2，RL3，...，RLn；

RR1，RR2，RR3，...，RRn；

(LX1，LY1)，(LX2，LY2)，...，(LXn，LYn)；

(RX1，RY1)，(RX2，RY2)，...，(RXn，RYn)；

則被測(cè)導(dǎo)軌在每個(gè)測(cè)量位置的高度為：hi＝0.5(LYi+RYi)-0.5(ai-a0+bi-b0)；

取各個(gè)位置的高度測(cè)量值絕對(duì)值的最大值為被測(cè)導(dǎo)軌高度：max(hi)；

取各個(gè)位置的被測(cè)導(dǎo)軌左圓弧半徑的平均值為被測(cè)導(dǎo)軌左圓弧滾道半徑值：AVERAGE(RL1+RL2+RL3+...+RLn)；

取各個(gè)位置的被測(cè)導(dǎo)軌右圓弧半徑的平均值為被測(cè)導(dǎo)軌右圓弧滾道半徑值：AVERAGE(RR1+RR2+RR3+...+RRn)；

取各個(gè)位置的被測(cè)導(dǎo)軌高度測(cè)量值的最大值與最小值之差為測(cè)量導(dǎo)軌的平行度：max(hi)-min(hi)；

由上可知，本發(fā)明的裝置能夠測(cè)試直線導(dǎo)軌精度動(dòng)態(tài)測(cè)量，試驗(yàn)效率高，測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。