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专利号: 2019101568734
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆柱度检测装置的偏心校准方法,其特征在于:所述的圆柱度检测装置包括工作台(1)和安装在工作台(1)上的旋转组件(3)和垂直传动组件(2),旋转组件(3)位于垂直传动组件(2)的正上方,被测圆柱器件(14)放置在垂直传动组件(2)上并由垂直传动组件(2)带动上下运动,旋转组件(3)对被测圆柱器件(14)进行圆柱度检测;

所述的垂直传动组件(2)包括三爪卡盘(17)、三位气缸(18)、连接筒(19)、抓盘固定块(21)和升降杆(22),三位气缸(18)的下端通过气缸底板(20)固定在工作台(1),三位气缸(18)的上端和三爪卡盘(17)的下端通过连接筒(19)连接,三爪卡盘(17)上端的三个固定夹块共同夹持被测圆柱器件(14),三爪卡盘(17)外周面的一侧固定连接有抓盘固定块(21),抓盘固定块(21)套装在垂直固定的升降杆(22)上,三位气缸(18)带动三爪卡盘(17)上下运动,三爪卡盘(17)通过抓盘固定块(21)使得三爪卡盘(17)沿升降杆(22)垂直上下升降;

所述的旋转组件(3)包括伺服电机(23)和光谱共焦测量探头(24),伺服电机(23)通过电机底板(26)固定在垂直传动组件(2)正上方的工作台(1)上,伺服电机(23)的电机轴向下穿过工作台(1)与光谱共焦探头(24)连接,光谱共焦探头(24)的探头端朝向被测圆柱器件(14)的上表面,伺服电机(23)带动光谱共焦探头(24)旋转,使光谱共焦探头(24)以旋转中心为圆心做旋转运动;

所述圆柱度检测装置的偏心校准方法包括以下步骤:

步骤a:将被测圆柱器件(14)放置在三爪卡盘(17)进行定位夹紧,三位气缸(18)启动从而带动三爪卡盘(17)沿升降杆(22)垂直上下升降以调整光谱共焦探头(24)的探头端和被测圆柱器件(14)上表面之间的距离;

步骤b:伺服电机(23)驱动光谱共焦探头(24)绕旋转中心旋转,记录光谱共焦探头(24)旋转任一旋转角度下距离被测圆柱器件(14)上表面边缘处的第一水平距离值m1,将光谱共焦探头(24)旋转180°,再次测量光谱共焦探头(24)距离被测圆柱器件(14)上表面边缘处的第二水平距离值m2,将m1和m作为光谱共焦探头(24)测量得到的一组测量值;

步骤c:光谱共焦探头(24)旋转完整一周,测量得到多个第一水平距离值,取其中的最大值作为最大距离值l2,然后伺服电机(23)驱动光谱共焦探头(24)在取得最大距离值l2所对应的旋转角度的基础上再次旋转180°,测量得到最小距离值l1;

步骤d:根据交叉弦定理可知:

(l1+r)(l2+r)=(r+m1)(m2+r)

由此可以得到光谱共焦探头(24)的旋转半径

光谱共焦探头(24)的旋转中心距离被测圆柱器件(14)上表面的圆心的偏心距s的计算公式如下:

步骤e:重复步骤b得到多组测量值,将每组测量值依据步骤d得到每组测量值对应的光谱共焦探头(24)的旋转半径,所有旋转半径所构成的数值服从高斯分布,提取高斯分布的峰值所对应的旋转半径作为最终确定的光谱共焦探头(24)的旋转半径r,被测圆柱器件(14)上表面的圆心与光谱共焦探头(24)的旋转中心的连线方向即为偏心方向,由此确定偏心距、探头旋转半径和偏心方向,从而完成装置的偏心校准,进入步骤e对待检测的圆柱器件的半径校准;

步骤f:将待检测的圆柱器件按照步骤a进行安装和调整,光谱共焦探头(24)按照步骤b测量偏心方向上的一组测量值,一组测量值中的第一、第二水平距离值分别记作D和d,由此得到待检测的圆柱器件的半径R:

2.根据权利要求1所述的一种圆柱度检测装置的偏心校准方法,其特征在于:

所述的伺服电机(23)通过连接槽(25)与光谱共焦探头(24)固定连接,伺服电机(23)的电机轴通过第一固定销(27)固定到连接槽(25)的上部,光谱共焦探头(24)的非探头端通过第二固定销(28)固定到连接槽(25)的下部。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱度测量装置的偏心校准方法,其特征在于:所述的工作台(1)包括工作架(9)、横杠(5)和竖杠(4),工作架(9)的上表面的中部安装垂直传动组件(2),垂直传动组件(2)两侧的工作架(9)上分别竖直固定有竖杠(4),竖杠(4)的下端通过连接板(6)固定在工作架(9)的上表面,两个竖杠(4)的上端通过平行于工作架(9)上表面的横杠(5)连接,横杠(5)的中部开有用于伺服电机(23)的电机轴穿过的通孔,通孔的圆心与三抓卡盘(17)中心在同一圆心轴上。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱度测量装置的偏心校准方法,其特征在于:所述的工作台(1)还设有显示屏(8)、电源键(10)、上升键(11)、下降键(12)和旋转键(13),显示屏(8)通过连接杆(7)和工作台(1)连接并形成转动副,电源键(10)分别与三位气缸(18)和伺服电机(23)连接用以控制三位气缸(18)和伺服电机(23)的启停,上升键(11)和下降键(12)均与三位气缸(18)连接用以控制三位气缸(18)的上下升降,旋转键(13)与伺服电机(23)连接用以控制伺服电机(23)的启停。