專利名稱：大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型齒輪的誤差測量領(lǐng)域，具體涉及一種大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置
背景技術(shù)：
齒輪所需要檢測的誤差項(xiàng)目很多，測量方法也有許多種，坐標(biāo)法是較為常見的方法，其 具體的檢驗(yàn)規(guī)范參見中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13924-92。坐標(biāo)法能夠?qū)X輪的綜合誤差 進(jìn)行檢測，其測量原理是利用旋轉(zhuǎn)裝置支撐并使被測齒輪旋轉(zhuǎn)，并利用測長裝置對(duì)被測齒輪 的齒形輪廓進(jìn)行檢測，然后對(duì)旋轉(zhuǎn)裝置采集的角位移量以及測長裝置采集的直線位移量進(jìn)行 處理，形成整體誤差曲線，在該曲線上按誤差定義可得出被測齒輪的多種項(xiàng)目的幾何誤差。 該方法測量精度高，數(shù)據(jù)直觀， 一臺(tái)裝置可以測出多項(xiàng)參數(shù)，效率高。
目前對(duì)于頂圓直徑小于450mm的齒輪，可以利用萬能齒輪測量機(jī)采用坐標(biāo)法測量。而對(duì) 于直徑大于450mm的大型齒輪，由于被測齒輪的質(zhì)量大，不好支撐，因此被測齒輪在旋轉(zhuǎn)裝 置上的安裝定位非常困難，很難保證被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)中心完全一致。 這樣，在測量時(shí)當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)一定角度后，被測齒輪將以旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)中心為軸發(fā)生偏 轉(zhuǎn)，從而使被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置發(fā)生變化。由于上述問題的存在 ，到目前為止，還沒有測量裝置可以用坐標(biāo)法進(jìn)行大型齒輪的測量。目前，測量大型齒輪的 傳統(tǒng)方法是使用常規(guī)量具(千分尺、卡尺、百分表等)測量的方法，方法落后，測量不準(zhǔn)確 ，效率極低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種高效且測量精度高的大型齒輪的檢測方法以及檢 測裝置。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是
大型齒輪的檢測方法，采用坐標(biāo)法，利用旋轉(zhuǎn)裝置使被測齒輪旋轉(zhuǎn)，并利用測長裝置對(duì) 被測齒輪的齒形輪廓進(jìn)行檢測，被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置變化通過激 光跟蹤儀確定，然后對(duì)該變化值以及測長裝置所采集的數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，從而得出被測齒輪的幾何誤差。
為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提供了一種大型齒輪的檢測裝置，該裝置包括用于安放被測齒
4輪的旋轉(zhuǎn)裝置、用于對(duì)被測齒輪的齒形輪廓進(jìn)行檢測的測長裝置以及用于確定被測齒輪的基 準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置變化的激光跟蹤儀。
進(jìn)一步的是，旋轉(zhuǎn)裝置和測長裝置的運(yùn)行通過控制柜進(jìn)行控制，激光跟蹤儀通過控制箱 進(jìn)行控制，所述控制柜和控制箱的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明創(chuàng)造性的將激光跟蹤技術(shù)與大型齒輪的坐標(biāo)法測量相結(jié)合 ，通過激光跟蹤儀確定和統(tǒng)一測長裝置和被測齒輪之間的相對(duì)位置關(guān)系，從而確定出因旋轉(zhuǎn) 所導(dǎo)致的被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置變化，進(jìn)而在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)對(duì)被 測齒輪與測長裝置之間的相對(duì)位置變化值進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)用坐標(biāo)法準(zhǔn)確快速的對(duì)大型齒 輪的多項(xiàng)誤差，包括齒形誤差、齒向誤差、齒距偏差、基節(jié)誤差嚙合綜合誤差、整體誤差等 進(jìn)行測量，解決了目前大型齒輪誤差測量的難題。


圖l為本發(fā)明齒輪檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記為測長裝置l、三坐標(biāo)測量機(jī)2、被測齒輪3、激光跟蹤儀4、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5 、控制柜6、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7、旋轉(zhuǎn)裝置8、激光跟蹤儀靶鏡9、測端頭IO、控制箱ll。
圖中X、 Y、 Z表示三坐標(biāo)測量機(jī)的坐標(biāo)方向，C表示旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)及齒輪的旋轉(zhuǎn)方向。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的大型齒輪的檢測方法，采用坐標(biāo)法，利用旋轉(zhuǎn)裝置8使被測齒輪3 旋轉(zhuǎn)，并利用測長裝置1對(duì)被測齒輪3的齒形輪廓進(jìn)行檢測，被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測長裝 置l之間的相對(duì)位置變化通過激光跟蹤儀4確定，然后對(duì)該變化值以及測長裝置l所采集的數(shù) 據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出被測齒輪3的幾何誤差。通過激光跟蹤儀 4能夠測出被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線和測長裝置1的位置，從而將測長裝置1和被測齒輪3統(tǒng)一在 一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)。當(dāng)被測齒輪3旋轉(zhuǎn)并發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)后，通過激光跟蹤儀4能夠測出被測齒輪 3基準(zhǔn)軸線的位置變化，由此能夠計(jì)算出被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測長裝置l之間的相對(duì)位置 變化。該方法通過激光跟蹤儀4確定和統(tǒng)一測長裝置1和被測齒輪3之間的相對(duì)位置關(guān)系，從 而確定出因旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的被測齒輪3與測長裝置1之間的相對(duì)位置變化，進(jìn)而在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 時(shí)對(duì)被測齒輪3與測長裝置1之間的相對(duì)位置變化量進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)用坐標(biāo)法準(zhǔn)確快速的 對(duì)大型齒輪的多項(xiàng)誤差進(jìn)行測量。
作為上述方法的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，其包括如下步驟
1)將被測齒輪3安裝在旋轉(zhuǎn)裝置8上；2) 通過激光跟蹤儀4確定測長裝置1和被測齒輪3的位置；
3) 利用測長裝置1檢測被測齒輪3上部分齒的齒形輪廓；
4) 通過旋轉(zhuǎn)裝置8使被測齒輪3旋轉(zhuǎn)一定角度；
5) 通過激光跟蹤儀4確定旋轉(zhuǎn)后被測齒輪3的位置，從而得到被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測 長裝置l之間的相對(duì)位置變化；
6) 重復(fù)步驟3 步驟5的操作，直到測出被測齒輪3的圓周上全部齒的齒形輪廓；
7) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出被測齒輪3的幾何誤差。
上述步驟2)中，采用激光跟蹤儀4分別確定測長裝置1和被測齒輪3的位置，即可將測長 裝置1和被測齒輪3統(tǒng)一在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)，從而確定出測長裝置1和被測齒輪3之間的相對(duì)位置 關(guān)系。這樣，在進(jìn)行步驟5)時(shí)，由于測長裝置l的位置保持不變，被測齒輪3在旋轉(zhuǎn)過程中 因其基準(zhǔn)軸線與旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)中心不一致而導(dǎo)致被測齒輪3的位置發(fā)生變化，此時(shí)通過激 光跟蹤儀4確定旋轉(zhuǎn)后被測齒輪3的位置，從而可得到被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測長裝置1之間 的相對(duì)位置變化。在步驟7)中，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)每次旋轉(zhuǎn)后被測齒輪3的位 移變化進(jìn)行補(bǔ)償，最終可以得出被測齒輪3的幾何誤差。
在進(jìn)行步驟l)時(shí)，最好在安裝被測齒輪3時(shí)使被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn) 中心基本一致。這樣可以盡量的減小被測齒輪3因旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的位移變化，提高測量精度。
為了方便測量，測長裝置1使用三坐標(biāo)測量機(jī)2，將靶鏡放置在三坐標(biāo)測量機(jī)2的測端頭 10上，分別運(yùn)動(dòng)三坐標(biāo)測量機(jī)2的X、 Y、 Z軸，從而通過激光跟蹤儀4測得三坐標(biāo)測量機(jī)2的三 個(gè)坐標(biāo)的軸線及其坐標(biāo)原點(diǎn)，從而確定出三坐標(biāo)測量機(jī)2的位置。三坐標(biāo)測量機(jī)2具有功能強(qiáng) 大、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)被測齒輪3的齒形輪廓進(jìn)行全面的測量，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn) 確性。
在步驟2)和步驟5)中均需要通過激光跟蹤儀4確定被測齒輪3的位置。具體可采用通過 激光跟蹤儀4確定被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線的方式來確定被測齒輪3的位置。為了確定出被測齒 輪3的基準(zhǔn)軸線，將被測齒輪3靜止，激光跟蹤儀耙鏡9緊貼齒輪的圓柱基準(zhǔn)面和端面基準(zhǔn)面 進(jìn)行移動(dòng)，這時(shí)耙鏡的運(yùn)動(dòng)軌跡表征了齒輪的幾何特征，以此確定基準(zhǔn)軸線的位置。
為了方便最后的數(shù)據(jù)處理，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5對(duì)被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測長裝置1之 間的相對(duì)位置變化數(shù)據(jù)、測長裝置1所采集的數(shù)據(jù)以及旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 從而得出被測齒輪3的幾何誤差。
如圖l，本發(fā)明的大型齒輪的檢測裝置，包括用于安放被測齒輪3的旋轉(zhuǎn)裝置8、用于對(duì) 被測齒輪3的齒形輪廓進(jìn)行檢測的測長裝置1以及用于確定被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與測長裝置1之間的相對(duì)位置變化的激光跟蹤儀4 。
為實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，旋轉(zhuǎn)裝置8和測長裝置1的運(yùn)行通過控制柜6進(jìn)行控制 ，激光跟蹤儀4的運(yùn)行通過控制箱12進(jìn)行控制。所述控制柜6和控制箱12的信號(hào)輸出端分別與 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5連接。這樣，控制柜6將測長裝置1的測量數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)輸 入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5中，同時(shí)控制箱12將激光跟蹤儀4測量到的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5中進(jìn) 行處理，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5通過專用的測量軟件得出被測齒輪3的檢測參數(shù)。
其中，測長裝置1采用三坐標(biāo)測量機(jī)2，旋轉(zhuǎn)裝置8采用帶角度位移傳感器的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7 。三坐標(biāo)測量機(jī)2和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7的角度位移傳感器的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5連接
實(shí)施例
如圖1所示，本實(shí)用新型大型齒輪檢測裝置，包括三坐標(biāo)測量機(jī)2、放置被測齒輪3的旋 轉(zhuǎn)工作臺(tái)7、激光跟蹤儀4及激光跟蹤儀耙鏡9 (或智能復(fù)合測頭)、控制柜6、帶有專用測量 軟件的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5。由上述這些裝置組成一個(gè)測量系統(tǒng)。測量步驟為
第一步將被測齒輪4放置在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7上，使二者旋轉(zhuǎn)中心基本一致。
第二步將激光跟蹤儀靶鏡9放置在三坐標(biāo)測量機(jī)2的測端頭10上，分別運(yùn)動(dòng)X、 Y、 Z軸 ，通過激光跟蹤儀4可以測得在三坐標(biāo)測量機(jī)2三個(gè)坐標(biāo)的軸線及其坐標(biāo)原點(diǎn)。
第三步用激光跟蹤儀靶鏡9測量被測齒輪4的基準(zhǔn)面，通過激光跟蹤儀4可以測得被測 齒輪3的基準(zhǔn)軸線。
第四步用三坐標(biāo)測量機(jī)2上的電子測頭測量被測齒輪4上部分齒的齒形輪廓線。 第五步控制柜6控制旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7帶動(dòng)被測齒輪3旋轉(zhuǎn)一定的角度。并將旋轉(zhuǎn)角度的記 錄在控制柜。
第六步重復(fù)第三步 第五步，直到測得被測齒輪3圓周上的全部齒的齒形輪廓線。 第七步將三坐標(biāo)測量機(jī)2采集的齒形輪廓線數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)以及由
激光跟蹤儀4確定的被測齒輪3的基準(zhǔn)軸線與三坐標(biāo)測量機(jī)2之間的相對(duì)位置變化數(shù)據(jù)輸?shù)綌?shù)
據(jù)處理系統(tǒng)5中，通過專用軟件處理分析，得到齒輪的幾何誤差數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.大型齒輪的檢測方法，采用坐標(biāo)法，利用旋轉(zhuǎn)裝置(8)使被測齒輪(3)旋轉(zhuǎn)，并利用測長裝置(1)對(duì)被測齒輪(3)的齒形輪廓進(jìn)行檢測，其特征是被測齒輪(3)的基準(zhǔn)軸線與測長裝置(1)之間的相對(duì)位置變化通過激光跟蹤儀(4)確定，然后對(duì)該變化值以及測長裝置(1)所采集的數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置(8)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出被測齒輪(3)的幾何誤差。
2.如權(quán)利要求l所述的大型齒輪的檢測方法，包括如下步驟1) 將被測齒輪(3)安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(8)上；2) 通過激光跟蹤儀(4)確定測長裝置(1)和被測齒輪(3)的位置；3) 利用測長裝置(1)檢測被測齒輪(3)上部分齒的齒形輪廓；4) 通過旋轉(zhuǎn)裝置(8)使被測齒輪(3)旋轉(zhuǎn)一定角度；5) 通過激光跟蹤儀(4)確定旋轉(zhuǎn)后被測齒輪(3)的位置，從而得到被測齒輪(3) 的基準(zhǔn)軸線與測長裝置(1)之間的相對(duì)位置變化；6) 重復(fù)步驟3) 步驟5)的操作，直到測出被測齒輪(3)的圓周上全部齒的齒形輪廓；7) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出被測齒輪(3)的幾何誤差。
3.如權(quán)利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特征是在步驟l) 中，安裝被測齒輪(3)時(shí)使被測齒輪(3)的基準(zhǔn)軸線與旋轉(zhuǎn)裝置(8)的旋轉(zhuǎn)中心基本一 致。
4.如權(quán)利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特征是測長裝置( 1)使用三坐標(biāo)測量機(jī)(2)，將靶鏡放置在三坐標(biāo)測量機(jī)(2)的測端頭(10)上，分別運(yùn) 動(dòng)三坐標(biāo)測量機(jī)(2)的X、 Y、 Z軸，從而通過激光跟蹤儀(4)測得三坐標(biāo)測量機(jī)(2)的三 個(gè)坐標(biāo)的軸線及其坐標(biāo)原點(diǎn)，從而確定出三坐標(biāo)測量機(jī)(2)的位置。
5.如權(quán)利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特征是通過激光跟 蹤儀(4)確定被測齒輪(3)的基準(zhǔn)軸線，從而確定出被測齒輪(3)的位置。
6 如權(quán)利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特征是通過數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)(5)對(duì)被測齒輪(3)的基準(zhǔn)軸線與測長裝置(1)之間的相對(duì)位置變化值、測長裝 置(1)所采集的數(shù)據(jù)以及旋轉(zhuǎn)裝置(8)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出被測齒輪(3 )的幾何誤差。
7 大型齒輪的檢測裝置，包括用于安放被測齒輪(3)的旋轉(zhuǎn)裝置( 8)和用于對(duì)被測齒輪(3)的齒形輪廓進(jìn)行檢測的測長裝置(1)，其特征是還包括用于 確定被測齒輪(3)的基準(zhǔn)軸線與測長裝置(1)之間的相對(duì)位置變化的激光跟蹤儀(4)。
8 如權(quán)利要求7所述的大型齒輪的檢測裝置，其特征是旋轉(zhuǎn)裝置( 8)和測長裝置(1)的運(yùn)行通過控制柜(6)進(jìn)行控制，激光跟蹤儀(4)通過控制箱(11) 進(jìn)行控制，所述控制柜(6)和控制箱(11)的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)連接。
9 如權(quán)利要求7或8所述的大型齒輪的檢測裝置，其特征是測長裝 置(1)采用三坐標(biāo)測量機(jī)(2)。
10 如權(quán)利要求7或8所述的大型齒輪的檢測裝置，其特征是旋轉(zhuǎn)裝 置(8)采用帶角度位移傳感器的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效且測量精度高的大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置。所述方法采用坐標(biāo)法，利用旋轉(zhuǎn)裝置使被測齒輪旋轉(zhuǎn)，并利用測長裝置對(duì)被測齒輪的齒形輪廓進(jìn)行檢測，被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置變化通過激光跟蹤儀確定，然后對(duì)該變化值以及測長裝置所采集的數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出被測齒輪的幾何誤差。所述裝置包括用于安放被測齒輪的旋轉(zhuǎn)裝置、用于對(duì)被測齒輪的齒形輪廓進(jìn)行檢測的測長裝置以及用于確定被測齒輪的基準(zhǔn)軸線與測長裝置之間的相對(duì)位置變化的激光跟蹤儀。本發(fā)明創(chuàng)造性的將激光跟蹤技術(shù)與大型齒輪的坐標(biāo)法測量相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)用坐標(biāo)法準(zhǔn)確快速的對(duì)大型齒輪的多項(xiàng)誤差進(jìn)行測量。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101561349SQ200910303049
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者卡姆·劉 申請(qǐng)人:愛佩儀中測(成都)精密儀器有限公司