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专利名称：一种轴类零件综合检测装置及方法
技术领域：
本发明属于一种专门用于轴类零件检测的仪器，特别是一种采用虚拟仪器技术的轴类零件综合检测仪。
背景技术：
轴类零件在日常生活和生产中有着广泛了应用，随着汽车工业的发展，其在生活、生产中的作用也越来越大。轴类零件要很好的发挥作用，必须保证其尺寸和形位公差要求，这就要求对轴进行检测。随着科学技术的发展，针对轴类零件的检测方法和手段也发生了很大的变化，从手工检测到自动检测、从接触式检测到非接触式检测、从离线检测到在线检测、从单项检测到综合检测，新技术、新方法的使用，为轴类零件的检测提供了很大的便利， 其检测的效率和精度也有了很大的提高。轴类零件的自动化检测在我国的起步比较晚。虽然在上世纪70年代，我国就开始引进国外技术研制具有综合检测功能的三坐标测量机，但在质量和数量上与发达国家相比还存在着很大差距，而且相对来说，价格还是非常昂贵，使用的成本很高。针对轴类零件的综合检测检测装置，在国内也比较少，也有一些人在研究针对轴类零件的综合检测仪器，有的采用光学原理进行非接触式检测，有的采用新型传感器结合计算机进行检测，但这些仪器的普及性还非常低，一般的生产和检测部门都还停留在上世纪80年代的检测水平采用大量传统的检测工具，逐项的人工检测。这样的检测方式效率低下，而且检测精度低，人为误判的可能性大，影响了我国机械工业的发展。

发明内容
本发明的目的是提供能实现一种轴类零件综合性自动化检测，并采用虚拟仪器技术以友好形式显示检测结果，适合普通车间使用的检测装置。本发明为达到上述目的采用以下技术方案采用两顶尖的方式对零件进行定位，采用光栅传感器进行线位移和角位移的检测，采用SDC-5数据采集卡进行据采集，采用RS232接口实现数据采集卡与计算机之间的异步通信。采用最小二乘法对采集的数据进行处理，系统以Windows操作系统为平台，以LabVIEff图形化编程语言为工具进行了软件方案的设计针对不同的检测项目，设计相应的检测子程序，方便综合检测时的调用；实现了系统的人机对话功能，能快速、准确的进行数据处理，并以友好的界面对结果进行显示；实现了综合性自动检测的功能，能在一次数据采集后实现多种项目的综合检测，且检测过程为自动化，不存在人为误判带来的误差。技术要求I.检测仪的检测精度达O. 005mm,系统构件的分辨率达O. OOlmm ；2.具有多参数综合检测功能，能进行各类尺寸的检测，满足一般机械加工车间的检测需求；
3.对零件各参数的检测结果进行数字化显示，并自动显示该参数是否合格；4.具有良好的稳定性和较高的可靠性，操作简单，软件界面友好，易于扩展；5.成本低，具有良好的经济效益。


下面结合附图和实施方式对本发明做进一步的说明附图I是本发明轴类零件检测仪的测控系统图。附图2是本发明轴类零件检测仪的检测系统流程图。
具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种轴类零件检测装置作进一步的描述。系统采用机、电、光结合的方案，采用机械技术完成仪器的总体结构设计并实现直线和旋转运动，采用光学技术实现Z向、X向距离及旋转角度的检测，采用电子技术完成仪器的控制和数据采集，采用虚拟仪器技术结合计算机进行数据的分析和处理，并以友好的界面显示检测结果。I.检测定位装置工件采用两顶尖定位，安装时必须保证两顶尖的中心点在同一水平线上，在最大滑动范围内，保证其误差小于0.0015_。左侧尾座固定，右侧尾座可沿导轨滑动，这样可以实现不同长度零件的定位。2.工件的旋转及圆周分度控制工件检测时需要进行旋转，为实现这一功能，对左侧尾座进行改进将尾座中心孔镗大，并进行磨削加工，使其误差控制在O. OOlmm以内。在孔内安装两个精密轴承，保证安装误差在O. 0015mm以内。再将顶尖装入轴承内，通过电机带动，可实现顶尖的旋转。采用端面固定传动顶尖，其刀口可以紧密的贴合在工件的左端面上，形成良好的抓合力，就可带动工件随顶尖一起旋转。在顶尖的左端面安装圆编码盘，实现圆周分度，每相隔一定的角度发出一个信号，进行一次X向数据采集，按照测量的封闭性原则，对每一轴段都进行整个圆周的分度采集，以减小采集误差。3. Z轴方向运动控制及光栅尺安装沿Z轴方向平行布置两根精密导轨，安装时保证在最大行程范围内两导轨的平行度误差小于O. 0015mm。导轨中间安装滚珠丝杠副，并与导轨滑块相连，通过电机带动滚珠丝杠，从而带动导轨滑块左右移动。根据测量的阿贝原则，在靠近探测头中心正下方的位置安装一把与导轨平行的光栅尺，并使其标尺与导轨滑块相连，则可以测出探测头Z方向的移动距离，实现Z向检测。4. X方向运动控制及光栅尺安装在Z向精密导轨的上方垂直布置两根X向的精密导轨，安装时首先要保证在最大行程范围内两导轨的平行度误差小于O. 0015mm，其次要保证上下两对导轨的垂直度误差小于O. 0015mm。导轨滑块上方安装探测头，使探测头中心与两顶尖中心连线等高，两者安装的高度误差应小于O. 0015mm。根据阿贝原则，在两根导轨的中间安装一把光栅尺，使其标尺与导轨滑块相连，可测出X向的移动距离，实现X向检测。检测时，在X方向必须使探测头与工件母线接触，可设计一组定滑轮，悬挂重物，带动探测头紧密贴在工件的表面上。由于重力的大小是恒定的，可保证检测时探测头与工件的接触力基本保持恒定，提高检测精度。检测时，零件以两顶尖进行定位后，X方向使用重力装置，使探测头以恒定的接触力贴在工件的母线上，Z方向使用滚珠丝杠副带动探测头做轴向移动，每相隔一定的距离探测头停止Z向移动，工件旋转一周，采用SDC-5数据采集卡每相隔一定的角度进行一次X向的数据采集，这样可采集到X向(半径R)、圆周方向(角度Θ )和Z向(距离Z)三个数据Ptj (Rij, Θ V Zj)(其中i表示角度分度，i = 1，2，3···η ;j表示Z向检测位置数，j = 1,2,3…N ；)，将采集的数据传输到计算机中，用虚拟仪器LabVIEW进行数据分析处理即可得到检测结果，并以友好的界面显示。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种轴类零件综合检测装置及方法，由检测定位装置、Z向移动和检测装置、X向移动和检测装置、工件旋转和角度检测装置、数据采集装置、数据分析处理装置等组成，其特征在于所述定位装置为两顶尖定位，Z向移动采用滚珠丝杠带动，检测装置采用光栅尺，X向移动采用重力装置，检测装置采用光栅尺，工件旋转采用电机带动，检测装置采用编码盘。
2.根据权利要求I所述的一种轴类零件综合检测装置及方法，其特征在于所述Z向移动和检测装置由伺服电机、滚珠丝杠和光栅尺组成，通过控制伺服电机，带动滚珠丝杠旋转，带动检测装置沿Z向移动，采集到Z向不同位置的坐标值。
3.根据权利要求I所述的一种轴类零件综合检测装置及方法，其特征在于所述X向移动和检测装置由重力装置和光栅尺组成，通过重力装置带动检测装置沿X向移动，输出X向位置的坐标，所述工件旋转和角度检测装置，通过电机带动工件旋转后，由编码盘输出旋转角度，在轴向每一个圆截面上可以采集到不同角度处的不同X向坐标值。
4.根据权利要求I所述的一种轴类零件综合检测装置及方法，其特征在于所述数据采集装置采用SDC-5数据采集卡，可采集Z向不同位置的坐标和X向各个圆截面上不同角度处的X向坐标值，将采集的数据输入到数据分析处理装置。
5.根据权利要求I所述的一种轴类零件综合检测装置及方法，其特征在于所述数据分析处理装置，用LabVIEW软件将采集到的数据用最小二乘法进行分析处理，可以得到轴的各种项目的检测结果，并以友好的截面进行显示。
全文摘要
本发明涉及一种轴类零件综合检测装置及方法，仪器以计算机与数据采集设备为硬件平台，以LabVIEW为软件开发平台，配合必要的传感器、信号调理设备和数据采集卡组成一套轴类零件综合检测仪，能进行轴类零件的多项参数检测，如长度、直径、圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、锥度等。本测试系统具有检测效率高，精度高，使用方便，界面友好，测量参数多，性价比高的特点，适合各类检测车间使用。
文档编号G01B11/00GK102759330SQ20121026241
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者钟国坚 申请人:钟国坚