專利名稱：非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量方法及實(shí)施裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器儀表及自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域，具體講，涉及非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量 方法及實(shí)施裝置。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的是圓柱齒輪，即節(jié)曲線是圓形、傳動(dòng)比為定值的齒輪。 然而非圓齒輪以其特有的非勻速比傳動(dòng)，滿足了實(shí)際需求。各種機(jī)器及儀器儀表，如金屬切 削機(jī)床、重型機(jī)械、輕工機(jī)械、汽車及流量計(jì)等，在需要有非勻速比的運(yùn)動(dòng)時(shí)，都可以考慮使 用非圓齒輪傳動(dòng)。近年來，國(guó)內(nèi)外都十分重視對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、加工和檢測(cè)方法的研 究。從總體水平上來看，隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，非圓齒輪在設(shè)計(jì)、加工中的問題得 到較滿意的解決，但檢測(cè)技術(shù)的水平落后于設(shè)計(jì)和加工的水平，成為制約提高非圓齒輪加 工精度的因素之一。在測(cè)量方法上，國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)中一般是進(jìn)行尺寸檢測(cè)，有的采 用圓柱齒輪與非圓齒輪進(jìn)行雙面嚙合測(cè)量及采用模板來檢查非圓齒輪的齒形誤差，此外， 還采用非圓齒輪與測(cè)量元件進(jìn)行單面嚙合測(cè)量。雙面嚙合測(cè)量能反應(yīng)被測(cè)非圓齒輪徑向綜合偏差的影響；單面嚙合測(cè)量能反映 被測(cè)非圓齒輪單面嚙合綜合誤差、單項(xiàng)幾何偏差以及整體誤差的影響。雖然雙面嚙合和單 面嚙合都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但嚙合測(cè)量不僅儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要高精度的齒輪或?qū)Ｓ脺y(cè)量元 件。采用模板檢查齒形誤差的方法不僅需要制造很多高精度的模板而且測(cè)量精度不易保 證。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為一種高精度的通用測(cè)量?jī)x器，由于其測(cè)量成本高且需要專門的數(shù)據(jù) 處理軟件，也未能獲得應(yīng)用。另外，非圓齒輪的齒廓方程比較復(fù)雜，其每個(gè)齒的齒形都不同。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量方法及實(shí)施裝置，本 發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量方法，包括以下步驟測(cè)量前，先根據(jù)非圓齒輪的齒廓曲線特征及采樣方式按極坐標(biāo)測(cè)量法計(jì)算出各個(gè) 采樣點(diǎn)的極角仍和極徑P i值；然后將被測(cè)非圓齒輪安裝在帶有圓光柵的精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，該轉(zhuǎn)臺(tái)由交流伺服電機(jī)通 過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過對(duì)圓光柵計(jì)數(shù)來確定非圓齒輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度量，球形測(cè)頭及 測(cè)微裝置安裝在直線電機(jī)的移動(dòng)座上由直線電機(jī)控制測(cè)球運(yùn)動(dòng)到起始測(cè)量點(diǎn)的位置，測(cè)量 過程中，轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制安裝在直線電機(jī)移動(dòng)座上的球形測(cè)頭向采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；為實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，將根據(jù)采樣點(diǎn)的極角仍和極徑P i值調(diào)整控制參數(shù)，使精密轉(zhuǎn)臺(tái) 的旋轉(zhuǎn)與直線電機(jī)的移動(dòng)速度匹配，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到采樣角釣發(fā)出采樣信號(hào)時(shí)，測(cè)球已移 動(dòng)到P ！點(diǎn)，由于存在控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，球形測(cè)頭移動(dòng)后的實(shí)際位置偏離P ！點(diǎn)，球 形測(cè)頭上電感信號(hào)經(jīng)電感測(cè)微儀讀數(shù)包括控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，分離控制系統(tǒng)誤差即 可得到齒形誤差；同理，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)采樣極角釣時(shí)，測(cè)球到達(dá)P 2點(diǎn)，測(cè)量出第 二個(gè)采樣點(diǎn)的P ‘ 2值，以此類推，即可測(cè)量整個(gè)齒廓上各離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角值仍和偏離值A(chǔ)Pi=P' r P y根據(jù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)誤差得到的實(shí)際轉(zhuǎn)角值勿、偏離值Δ ρ i及電感測(cè)微 儀示值計(jì)算出齒廓總偏差值。一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量裝置，包括由精密轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)構(gòu)成 極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)微機(jī)構(gòu)由球形測(cè)頭、雙片簧式微動(dòng)裝置和電感測(cè)微儀組成，直線電機(jī)自 身的長(zhǎng)光柵和導(dǎo)軌作為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的徑向基準(zhǔn)；角度基準(zhǔn)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓光柵，被 測(cè)非圓齒輪安裝在精密轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸上，球形測(cè)頭由直線電機(jī)帶動(dòng)至起始測(cè)量點(diǎn)即齒根位 置所對(duì)應(yīng)的極徑位置，然后系統(tǒng)控制球形測(cè)頭由上往下運(yùn)動(dòng)，即球形測(cè)頭由上往下插入齒 槽中心；還包括FPGA芯片，用于接收長(zhǎng)光柵、圓光柵信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行細(xì)分、辯向、計(jì)數(shù)； 接收球形測(cè)頭的電感信號(hào)并存儲(chǔ)在內(nèi)置的FIFO中；PWM發(fā)生器模塊產(chǎn)生控制直線電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路的信號(hào)；FPGA芯片通過數(shù)據(jù)、地址、控制總線與DSP芯片相連；DSP芯片用于數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，即將根據(jù)采樣點(diǎn)的極角鞏和極徑P i值調(diào) 整控制參數(shù)，使精密轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與直線電機(jī)的移動(dòng)速度匹配，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到采樣角釣 發(fā)出采樣信號(hào)時(shí)，測(cè)球已移動(dòng)到P ！點(diǎn)，由于存在控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，球形測(cè)頭移動(dòng) 后的實(shí)際位置偏離P ！點(diǎn)，球形測(cè)頭上電感信號(hào)經(jīng)電感測(cè)微儀讀數(shù)包括控制系統(tǒng)誤差和齒 形誤差，分離控制系統(tǒng)誤差即可得到齒形誤差，同理，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)采樣極角釣 時(shí)，測(cè)球到達(dá)P2點(diǎn)，測(cè)量出第二個(gè)采樣點(diǎn)的P ‘ 2值，以此類推，即可測(cè)量整個(gè)齒廓上各離 散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角值仍和偏離值A(chǔ)Pi=P' i-P ”根據(jù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)誤差得到的實(shí)際轉(zhuǎn)角 值勿、偏離值Δ ρ i及電感測(cè)微儀示值就可以計(jì)算齒廓總偏差值。本發(fā)明非圓齒輪極坐標(biāo)跟蹤測(cè)量方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的 優(yōu)勢(shì)和有益的效果1.采用由轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)，直線電機(jī)等構(gòu)成的極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且 由于系統(tǒng)的測(cè)量鏈短測(cè)量精度高。2.采用基于DSP和FPGA的數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì) 非圓齒輪的連續(xù)跟蹤測(cè)量方式，具有減小測(cè)球磨損等優(yōu)點(diǎn)。3.通過對(duì)圓光柵計(jì)數(shù)來確定非圓齒輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度量，避免了轉(zhuǎn)臺(tái)中的渦輪蝸 桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來的誤差。4.從測(cè)量方法上，由于采用勾測(cè)頭從齒輪的端面進(jìn)入齒槽，避免了測(cè)球與齒輪干 涉。本測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)非圓齒輪的齒廓總偏差檢測(cè)，保證高質(zhì)量的齒輪生產(chǎn)，有效 解決國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域遇到的問題。


圖1測(cè)量原理圖。圖2數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)框圖。圖3測(cè)球的測(cè)量位置圖。
具體實(shí)施例方式由于非圓齒輪的節(jié)曲線是非圓形，各齒的齒形各不相同。本發(fā)明的目的是提供一種非圓齒輪的測(cè)量方法及裝置，該方法根據(jù)極坐標(biāo)測(cè)量原理，采用跟蹤測(cè)量方式，在一次裝 卡的情況下，對(duì)非圓齒輪的齒廓總偏差實(shí)施測(cè)量。本發(fā)明的測(cè)量裝置由轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)等構(gòu)成極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。直線電機(jī) 自身的長(zhǎng)光柵和導(dǎo)軌作為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的徑向基準(zhǔn)；角度基準(zhǔn)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓光柵。 該極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)能對(duì)各種類型的非圓齒輪的齒廓總偏差進(jìn)行測(cè)量。以計(jì)算機(jī)為核心并采用基于DSP (Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器) 和FPGA(Field Programmable Logic Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)，由 轉(zhuǎn)臺(tái)1、直線電機(jī)5和由電感測(cè)微儀8組成的測(cè)微機(jī)構(gòu)并結(jié)合長(zhǎng)光柵3、圓光柵2測(cè)量裝置 構(gòu)成的極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。采用極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，將非圓齒輪的齒廓看 成連續(xù)曲線，而其生成參數(shù)體現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型中。在某一轉(zhuǎn)角灼下，直接測(cè)量在該轉(zhuǎn)角下極徑 Pi的測(cè)量方法，將會(huì)使整個(gè)測(cè)量鏈縮短，測(cè)量精度易于保證。為了防止測(cè)頭卡死和減小測(cè) 球9的磨損，測(cè)量時(shí)，測(cè)球9不是沿被測(cè)非圓齒輪4的徑向進(jìn)入齒槽，而是從軸向(齒輪端 面)進(jìn)入齒槽并進(jìn)行跟蹤測(cè)量。所謂跟蹤測(cè)量，是指在測(cè)量過程中，由直線電機(jī)5控制測(cè)球9主動(dòng)向采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)， 并使直線電機(jī)5控制測(cè)球9移動(dòng)到采樣點(diǎn)的時(shí)間等于(或小于)轉(zhuǎn)臺(tái)1的轉(zhuǎn)角時(shí)間。由于 測(cè)球9與齒廓的接觸力很小，可在很大程度上避免(或減小)測(cè)球9磨損，提高測(cè)量精度。 采用極坐標(biāo)法測(cè)量原理如圖1所示。測(cè)量前，先根據(jù)非圓齒輪(如，卵圓齒輪)的齒廓曲線特征及采樣方式按極坐標(biāo)測(cè) 量法計(jì)算出各個(gè)采樣點(diǎn)的極角仍和極徑91值(例如，采用極徑等增量分布方式采樣)。然 后將被測(cè)非圓齒輪安裝在帶有圓光柵的精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，該轉(zhuǎn)臺(tái)由交流伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。通過對(duì)圓光柵計(jì)數(shù)來確定非圓齒輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度量。球形測(cè)頭及測(cè)微裝置安 裝在直線電機(jī)的移動(dòng)座上由直線電機(jī)控制測(cè)球運(yùn)動(dòng)到起始測(cè)量點(diǎn)的位置。測(cè)量過程中，轉(zhuǎn) 臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)控制安裝在直線電機(jī)移動(dòng)座上的測(cè)球向采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，系 統(tǒng)將根據(jù)采樣點(diǎn)的極角識(shí)和極徑P i值調(diào)整控制參數(shù)，使轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與直線電機(jī)的移動(dòng)速 度匹配，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到采樣角釣發(fā)出采樣信號(hào)時(shí)，測(cè)球已移動(dòng)到P1點(diǎn)。由于存在控制 系統(tǒng)誤差和齒形誤差，測(cè)球移動(dòng)后的實(shí)際位置偏離P ！點(diǎn)，電感測(cè)微儀讀數(shù)包括控制系統(tǒng)誤 差和齒形誤差，分離控制系統(tǒng)誤差即可得到齒形誤差。同理，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)采樣 極角釣時(shí)，測(cè)球到達(dá)P2點(diǎn)，因此，可測(cè)量第二個(gè)采樣點(diǎn)的P ‘ 2值，以此類推，即可測(cè)量整個(gè) 齒廓上各離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角值仍和偏離值A(chǔ)Pi=P' i-P i，根據(jù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)誤差得到 的實(shí)際轉(zhuǎn)角值拷、偏離值Δ ρ i及電感測(cè)微儀示值就可以計(jì)算齒廓總偏差值。為滿足跟蹤測(cè)量的實(shí)時(shí)性和精確性，要求對(duì)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)進(jìn)行 實(shí)時(shí)控制。DSP具有強(qiáng)大的運(yùn)算、信號(hào)處理和通信能力，非常適合做非圓齒輪齒廓坐標(biāo)點(diǎn)的 計(jì)算和上位機(jī)通信，但DSP存在易受干擾的弱點(diǎn)，不適合做邏輯位控制和實(shí)時(shí)性很高的數(shù) 據(jù)采集?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA器件具有資源豐富、接口靈活、并行計(jì)算等特點(diǎn)，其中并行 特點(diǎn)使其能夠應(yīng)用于高速場(chǎng)合，和外部AD (模數(shù)轉(zhuǎn)換)結(jié)合能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集功能，但它 不適合做復(fù)雜運(yùn)算，采用DSP+FPGA的數(shù)字硬件系統(tǒng)正好把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起，兼顧了 速度和靈活性，滿足對(duì)非圓齒輪極坐標(biāo)徑向跟蹤測(cè)量的要求，其數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)如圖2 所示。當(dāng)測(cè)量完成一個(gè)齒面轉(zhuǎn)測(cè)下一個(gè)齒面時(shí)，為了避免測(cè)球與齒面發(fā)生干涉導(dǎo)致測(cè)球
5不能進(jìn)入齒槽，控制系統(tǒng)控制測(cè)球沿被測(cè)非圓齒輪軸向移動(dòng)，使測(cè)球在軸向的位置超過齒 輪端面一段距離，即測(cè)球從齒輪的端面上方進(jìn)入齒槽，測(cè)球的測(cè)量位置如圖3所示?！N非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量裝置。該裝置采用基于DSP和FPGA的數(shù)據(jù)采集、控 制系統(tǒng)；由轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)等構(gòu)成極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。直線電機(jī)自身的長(zhǎng)光柵和導(dǎo) 軌作為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的徑向基準(zhǔn)；角度基準(zhǔn)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓光柵。測(cè)量時(shí)，在控制系統(tǒng) 的控制下，測(cè)球按被測(cè)非圓齒輪的齒形軌跡移動(dòng)并依照采樣點(diǎn)采樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)非圓齒輪的齒 廓總偏差測(cè)量。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。1.由轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)，直線電機(jī)等構(gòu)成極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，直線電機(jī)自身的長(zhǎng)光柵和 導(dǎo)軌作為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的徑向基準(zhǔn)；角度基準(zhǔn)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓光柵，如圖1所示。2.采用以下步驟對(duì)非圓齒輪進(jìn)行測(cè)量。1)將被測(cè)非圓齒輪(圖中為卵圓齒輪)安裝在精密轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸上，將測(cè)球移動(dòng) 到非圓齒輪端面的上方5 IOmm處。2)控制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)至第一個(gè)齒的齒槽中心，同時(shí)控制直線電機(jī)帶動(dòng)測(cè)球運(yùn)動(dòng)至起始 測(cè)量點(diǎn)(齒根部位)所對(duì)應(yīng)的極徑位置，然后垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制測(cè)球由上往下運(yùn)動(dòng)，即測(cè)球 由上往下插入齒槽中心。3)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)齒面與測(cè)球接觸并壓縮測(cè)球至電感測(cè)微儀讀數(shù) 為0點(diǎn)附近時(shí)，開始測(cè)量。4)根據(jù)極坐標(biāo)方程控制直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)球在齒廓上采點(diǎn)，直到 測(cè)球到達(dá)齒頂。5)當(dāng)測(cè)量完一個(gè)齒面需測(cè)下一個(gè)齒面時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至下一個(gè)齒的齒槽中心。 直線電機(jī)控制測(cè)球快速后退一定距離(根據(jù)卵圓齒輪的長(zhǎng)短軸之差確定后退距離)，并控 制系統(tǒng)控制測(cè)球由下往上運(yùn)動(dòng)至齒輪端面上方5 IOmm并快速前進(jìn)至下一個(gè)齒起始測(cè)量 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的極徑位置，然后系統(tǒng)控制測(cè)頭由上往下運(yùn)動(dòng)插入齒槽中心。然后重復(fù)步驟3)、 4)。根據(jù)上述步驟，依次反復(fù)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)齒輪的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量方法，其特征是，包括以下步驟測(cè)量前，先根據(jù)非圓齒輪的齒廓曲線特征及采樣方式按極坐標(biāo)測(cè)量法計(jì)算出各個(gè)采樣 點(diǎn)的極角仍和極徑P i值；然后將被測(cè)非圓齒輪安裝在帶有圓光柵的精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，該轉(zhuǎn)臺(tái)由交流伺服電機(jī)通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過對(duì)圓光柵計(jì)數(shù)來確定非圓齒輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度量，球形測(cè)頭及測(cè)微 裝置安裝在直線電機(jī)的移動(dòng)座上由直線電機(jī)控制測(cè)球運(yùn)動(dòng)到起始測(cè)量點(diǎn)的位置，測(cè)量過程 中，轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制安裝在直線電機(jī)移動(dòng)座上的球形測(cè)頭向采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；為實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，將根據(jù)采樣點(diǎn)的極角仍和極徑P i值調(diào)整控制參數(shù)，使精密轉(zhuǎn)臺(tái)的旋 轉(zhuǎn)與直線電機(jī)的移動(dòng)速度匹配，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到采樣角釣發(fā)出采樣信號(hào)時(shí)，測(cè)球已移動(dòng)到 P ！點(diǎn)，由于存在控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，球形測(cè)頭移動(dòng)后的實(shí)際位置偏離P ！點(diǎn)，球形 測(cè)頭上電感信號(hào)經(jīng)電感測(cè)微儀讀數(shù)包括控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，分離控制系統(tǒng)誤差即可 得到齒形誤差；同理，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)采樣極角釣時(shí)，測(cè)球到達(dá)P 2點(diǎn)，測(cè)量出第二 個(gè)采樣點(diǎn)的P‘ 2值，以此類推，即可測(cè)量整個(gè)齒廓上各離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角值識(shí)和偏離值 APi=P' r P y根據(jù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)誤差得到的實(shí)際轉(zhuǎn)角值勿、偏離值Δ ρ i及電感測(cè)微 儀示值計(jì)算出齒廓總偏差值。
2.一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量裝置，其特征是，包括由精密轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)微機(jī)構(gòu)、直線 電機(jī)構(gòu)成極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)微機(jī)構(gòu)由球形測(cè)頭、雙片簧式微動(dòng)裝置和電感測(cè)微儀組成，直 線電機(jī)自身的長(zhǎng)光柵和導(dǎo)軌作為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的徑向基準(zhǔn)；角度基準(zhǔn)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的圓 光柵，被測(cè)非圓齒輪安裝在精密轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸上，球形測(cè)頭由直線電機(jī)帶動(dòng)至起始測(cè)量點(diǎn) 即齒根位置所對(duì)應(yīng)的極徑位置，然后系統(tǒng)控制球形測(cè)頭由上往下運(yùn)動(dòng)，即球形測(cè)頭由上往 下插入齒槽中心；還包括FPGA芯片，用于接收長(zhǎng)光柵、圓光柵信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行細(xì)分、辯向、計(jì)數(shù)；接收 球形測(cè)頭的電感信號(hào)并存儲(chǔ)在內(nèi)置的FIFO中；PWM發(fā)生器模塊產(chǎn)生控制直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 的信號(hào)；FPGA芯片通過數(shù)據(jù)、地址、控制總線與DSP芯片相連；DSP芯片用于數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，即將根據(jù)采樣點(diǎn)的極角仍和極徑P i值調(diào)整控 制參數(shù)，使精密轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與直線電機(jī)的移動(dòng)速度匹配，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到采樣角釣發(fā)出采 樣信號(hào)時(shí)，測(cè)球已移動(dòng)到P ！點(diǎn)，由于存在控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差，球形測(cè)頭移動(dòng)后的實(shí) 際位置偏離P ！點(diǎn)，球形測(cè)頭上電感信號(hào)經(jīng)電感測(cè)微儀讀數(shù)包括控制系統(tǒng)誤差和齒形誤差， 分離控制系統(tǒng)誤差即可得到齒形誤差，同理，當(dāng)被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)采樣極角釣時(shí)，測(cè)球 到達(dá)P2點(diǎn)，測(cè)量出第二個(gè)采樣點(diǎn)的P ‘ 2值，以此類推，即可測(cè)量整個(gè)齒廓上各離散點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的轉(zhuǎn)角值仍和偏離值A(chǔ)Pi=P' i-P ”根據(jù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)誤差得到的實(shí)際轉(zhuǎn)角值勿、偏 離值Δ ρ i及電感測(cè)微儀示值就可以計(jì)算齒廓總偏差值。
全文摘要
本發(fā)明屬于儀器儀表及自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域。一種非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量方法及實(shí)施裝置，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，采用極坐標(biāo)測(cè)量方法測(cè)量非圓齒輪齒廓總偏差，包括以下步驟測(cè)量前，先根據(jù)非圓齒輪的齒廓曲線特征及采樣方式按極坐標(biāo)測(cè)量法計(jì)算出各個(gè)采樣點(diǎn)的極角和極徑ρi值；然后將被測(cè)非圓齒輪安裝在帶有圓光柵的精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，該轉(zhuǎn)臺(tái)由交流伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過對(duì)圓光柵計(jì)數(shù)來確定非圓齒輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度量，球形測(cè)頭及測(cè)微裝置安裝在直線電機(jī)的移動(dòng)座上由直線電機(jī)控制測(cè)球運(yùn)動(dòng)到起始測(cè)量點(diǎn)的位置，測(cè)量過程中，轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制安裝在直線電機(jī)移動(dòng)座上的球形測(cè)頭向采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明主要應(yīng)用于非圓齒輪齒廓總偏差測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102003934SQ201010536328
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者劉海軍, 張繼承, 郭敬濱 申請(qǐng)人:天津大學(xué)