本發(fā)明涉及軸類工件形位公差測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，原有的工件檢測(cè)裝置及其測(cè)量方法已經(jīng)不能滿足行業(yè)需求，現(xiàn)今的工件檢測(cè)不僅對(duì)一些精密零件的尺寸、形位公差和粗糙度等檢測(cè)要求非常高，而且對(duì)它們的檢測(cè)效率要求特別高。一些傳統(tǒng)的卡尺、百分表、千分尺等測(cè)量誤差大，精度低的測(cè)量工具已不能滿足這些高精度、高效率、高可靠性的精密零件的檢測(cè)要求。由于歐美企業(yè)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)外檢測(cè)技術(shù)方面得到了迅速進(jìn)步，相應(yīng)的出現(xiàn)了許多新型的檢測(cè)裝置和測(cè)量方法。由于加工技術(shù)的提高，這就給檢測(cè)方式提出了更高的要求，即檢測(cè)裝置要能夠提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)質(zhì)量。目前，大多數(shù)采用精密度高的測(cè)量方式，比如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，其測(cè)量精度高、測(cè)量速度快，但是對(duì)環(huán)境要求特別高，也需要工作人員具備一些理論基礎(chǔ)和操作能力，價(jià)格還比較貴，不適合推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種測(cè)量精確且效率高的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置包括：

底座，所述底座固定在水平面上；

夾持組件，所述夾持組件固定在所述底座上，所述夾持組件包括夾具、夾具驅(qū)動(dòng)器和頂緊件，所述夾具安裝在所述夾具驅(qū)動(dòng)器上，所述頂緊件固定在所述底座上，所述頂緊件和夾具夾持固定軸類工件，所述頂緊件和所述夾具具有相等的定心高度；

測(cè)量組件，所述測(cè)量組件包括CCD圖像傳感器、角度傳感器和位置傳感器，所述角度傳感器安裝在所述夾具上，所述角度傳感器用于檢測(cè)所述夾具轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，所述CCD圖像傳感器和位置傳感器借助滑動(dòng)支架滑動(dòng)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌固定在底座上，所述滑動(dòng)支架由電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿著所述滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)，所述CCD圖像傳感器用于軸類工件的檢測(cè)，所述位置傳感器用于判斷所述CCD圖像傳感器的位置；

信號(hào)調(diào)理器，所述信號(hào)調(diào)理器用于接收所述測(cè)量組件傳送的信號(hào)，所述信號(hào)調(diào)理器進(jìn)行信號(hào)的過(guò)濾、放大與調(diào)理并傳送到處理器；

處理器，所述處理器接收信號(hào)調(diào)理器反饋的信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行分析與判斷軸類工件的形位公差；

PLC控制器，所述PLC控制器與所述處理器相連，所述PLC控制器根據(jù)處理器的控制信號(hào)控制夾具驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)；

顯示屏，所述顯示屏與所述處理器相連，所述顯示屏用于顯示形位公差測(cè)量結(jié)果。

本發(fā)明所述底座通過(guò)螺栓固定在水平面上，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌通過(guò)三腳架固定在所述底座上。

本發(fā)明所述頂緊件包括頂尖和頂尖支架，所述頂尖借助頂尖支架固定在所述底座上。

本發(fā)明所述夾具為三爪電動(dòng)卡盤(pán)。

本發(fā)明所述CCD圖像傳感器中嵌入成像透鏡并自帶光源，所述CCD圖像傳感器用于檢測(cè)軸類工件的一維尺寸、形狀和面積參數(shù)。

本發(fā)明所述角度傳感器為碼盤(pán)，所述位置傳感器為光柵尺位置傳感器，所述顯示屏為迪文顯示屏。

本發(fā)明還提供一種基于傳感技術(shù)的軸類工件形位公差測(cè)量方法，使用上述的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置，包括以下步驟：

a.所述夾具驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)夾具轉(zhuǎn)動(dòng)，所述夾具帶動(dòng)軸類工件一起運(yùn)轉(zhuǎn)；

b.所述CCD圖像傳感器對(duì)軸類工件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)所述角傳感器檢測(cè)所述夾具轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，所述位置傳感器檢測(cè)所述CCD圖像傳感器的位置；

c.所述CCD圖像傳感器、角度傳感器、位置傳感器分別將檢測(cè)信號(hào)傳送到所述信號(hào)調(diào)理器，所述信號(hào)調(diào)理器接收所述傳感器傳送的信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的過(guò)濾、放大與調(diào)理，并傳送到處理器；

d.所述處理器接收信號(hào)調(diào)理器反饋的信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行分析與判斷圓形工件的形位公差，然后通過(guò)顯示屏顯示形位公差。

本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置及其測(cè)量方法的有益效果是：

(1)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置利用了光、機(jī)、電以及處理器和信號(hào)處理等高新技術(shù)檢測(cè)手段，其中CCD圖像傳感器、位置傳感器、碼盤(pán)等測(cè)量?jī)x器接受到的信息通過(guò)處理器進(jìn)行處理，能夠檢測(cè)軸類工件的形位公差以及外形尺寸，具有精密、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，是實(shí)現(xiàn)軸類工件的形位公差檢測(cè)的有效途徑之一；

(2)本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置檢測(cè)精度高、效率高、可靠性強(qiáng)，可以完成軸類工件的檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置的原理框圖。

其中：底座1；夾具21，夾具驅(qū)動(dòng)器22，頂尖23，頂尖支架24；CCD圖像傳感器31，角度傳感器32，位置傳感器33；滑動(dòng)導(dǎo)軌4，滑動(dòng)支架41，電機(jī)42；信號(hào)調(diào)理器5；軸類工件6；處理器7；PLC控制器8；顯示屏9。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1-2所示，本實(shí)施例的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置包括底座1、夾持組件、測(cè)量組件、信號(hào)調(diào)理器5、處理器7、PLC控制器8和顯示屏9，其中，底座1固定在水平面上，本實(shí)施例中的底座1是通過(guò)螺栓固定在水平面上，夾持組件也固定在底座1上，夾持組件包括夾具21、夾具驅(qū)動(dòng)器22和頂緊件，優(yōu)選的，夾具21為三爪電動(dòng)卡盤(pán)，三爪電動(dòng)卡盤(pán)安裝在夾具驅(qū)動(dòng)器22上，三爪電動(dòng)卡盤(pán)由夾具驅(qū)動(dòng)器22驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、松開(kāi)或夾緊動(dòng)作，頂緊件固定在底座1上，夾具21夾持住軸類工件6并由頂緊件頂緊，本實(shí)施例中的頂緊件包括頂尖23和頂尖支架24，頂尖23借助頂尖支架24固定在底座1上，頂緊件和夾具21具有相等的定心高度，即頂尖23的中心線與夾具21的中心線在同一條水平直線上，從而使得軸類工件6準(zhǔn)確定位。

本實(shí)施例中的測(cè)量組件包括CCD圖像傳感器31、角度傳感器32和位置傳感器33，優(yōu)選的，角度傳感器32為碼盤(pán)，位置傳感器33為光柵尺位置傳感器，其中，CCD圖像傳感器31用于軸類工件6的檢測(cè)，角度傳感器32用于檢測(cè)夾具21轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，位置傳感器33用于判斷CCD圖像傳感器31的位置，優(yōu)選的，CCD圖像傳感器31中嵌入成像透鏡并自帶光源，CCD圖像傳感器31用于檢測(cè)軸類工件6的一維尺寸、形狀和面積參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸類工件6的形狀識(shí)別和輪廓尺寸檢驗(yàn)。

本實(shí)施例中的測(cè)量組件的安裝結(jié)構(gòu)如下，角度傳感器32安裝在夾具21上，CCD圖像傳感器31和位置傳感器33借助滑動(dòng)支架41滑動(dòng)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌4上，具體地，滑動(dòng)導(dǎo)軌4固定在底座1上，本實(shí)施例中滑動(dòng)導(dǎo)軌4是通過(guò)三腳架固定在底座1上，滑動(dòng)支架41的一端為滑動(dòng)端，滑動(dòng)端滑動(dòng)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌4上，滑動(dòng)支架41的另外一端為固定端，固定端上安裝CCD圖像傳感器31，CCD圖像傳感器31朝向軸類工件6設(shè)置以檢測(cè)軸類工件6，滑動(dòng)支架41的滑動(dòng)端還設(shè)有電機(jī)42，滑動(dòng)支架41由電機(jī)42驅(qū)動(dòng)沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌4滑動(dòng)，具體地，電機(jī)42的端部安裝齒輪，滑動(dòng)導(dǎo)軌4的一側(cè)安裝齒條，電機(jī)42通過(guò)齒輪和齒條驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)支架41滑動(dòng)，本實(shí)施例中的滑動(dòng)支架41的滑動(dòng)端上安裝位置傳感器33。

本實(shí)施例中測(cè)量組件采集的信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理器5發(fā)送給處理器7計(jì)算處理，其中，信號(hào)調(diào)理器5用于信號(hào)的過(guò)濾、放大與調(diào)理并傳送到處理器7，處理器7接收信號(hào)調(diào)理器5反饋的信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行分析與判斷軸類工件6的形位公差。本實(shí)施例中的PLC控制器8與處理器7相連，PLC控制器8根據(jù)處理器7的控制信號(hào)控制夾具驅(qū)動(dòng)器22和電機(jī)42。本實(shí)施例中的顯示屏9也與處理器7相連，顯示屏9用于顯示形位公差測(cè)量結(jié)果。

本實(shí)施例還提供一種基于傳感技術(shù)的軸類工件形位公差測(cè)量方法，使用上述的基于傳感技術(shù)的軸類工件測(cè)量裝置，包括以下步驟：

a.夾具驅(qū)動(dòng)器22驅(qū)動(dòng)夾具21轉(zhuǎn)動(dòng)，夾具21帶動(dòng)軸類工件6一起運(yùn)轉(zhuǎn)；

b.CCD圖像傳感器31對(duì)軸類工件6進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)角傳感器檢測(cè)夾具21轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，位置傳感器33檢測(cè)CCD圖像傳感器31的位置，具體地，CCD圖像傳感器31發(fā)出的光線照射在軸類工件6的圓柱表面形成一條水平線，CCD圖像傳感器31測(cè)量出該光線點(diǎn)的位置；

c.CCD圖像傳感器31、角度傳感器32、位置傳感器33分別將檢測(cè)信號(hào)傳送到信號(hào)調(diào)理器5，信號(hào)調(diào)理器5接收傳感器傳送的信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的過(guò)濾、放大與調(diào)理，并傳送到處理器7；

d.處理器7接收信號(hào)調(diào)理器5反饋的信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行分析與判斷圓形工件的形位公差，其中，處理器7是運(yùn)用最小二乘法擬合原理以及數(shù)學(xué)方法，建立軸類工件6參數(shù)求解的數(shù)學(xué)模型，檢測(cè)軸類工件6的外形尺寸以及形位公差，然后通過(guò)顯示屏9顯示形位公差，優(yōu)選的，顯示屏9為迪文顯示屏。

本實(shí)施例的測(cè)量裝置通過(guò)處理器7和PLC控制器8控制CCD圖像傳感器31定時(shí)地采集軸類工件6不同位置的點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將這些點(diǎn)數(shù)據(jù)由光信號(hào)轉(zhuǎn)變電信號(hào)，然后傳給處理器7進(jìn)行處理，處理器7利用最小二乘法及數(shù)學(xué)方法，建立軸類工件6求解的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合定量標(biāo)定參數(shù)，進(jìn)行誤差評(píng)定，最終得出形位公差，此過(guò)程完成了對(duì)數(shù)據(jù)的采集、坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、形位公差的計(jì)算，并由顯示屏9顯示輸出結(jié)果。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。