專(zhuān)利名稱(chēng)：基于電渦流傳感器連桿孔平行度的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大小頭兩孔中心線(xiàn)平行度的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心傳力部件，連接活塞和曲軸，將作用在活塞上的燃燒氣體壓力傳給曲軸，輸出扭矩。在工作過(guò)程中，連桿承受活塞銷(xiāo)傳來(lái)的氣體作用力以及其本身擺動(dòng)和活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的交變載荷，機(jī)械負(fù)荷重，工作條件惡劣。因此，對(duì)連桿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求很高，而連桿本身的制造精度直接影響著連桿的承力狀態(tài)，進(jìn)而影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性倉(cāng)泛。如果連桿大小頭孔中心線(xiàn)的平行度不滿(mǎn)足要求則直接影響活塞銷(xiāo)中心線(xiàn)與曲軸中心線(xiàn)的平行度以及與汽缸中心線(xiàn)的垂直度，使活塞在汽缸中產(chǎn)生前、后傾斜而間隙不一致，從而導(dǎo)致活塞連桿組產(chǎn)生偏磨，加速機(jī)件的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉缸；導(dǎo)致連桿扭曲，造成竄油、竄氣,使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降,經(jīng)濟(jì)性差,排污增加,使用壽命縮短；活塞在汽缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)不規(guī)則，發(fā)生前、后搖擺，撞擊汽缸壁產(chǎn)生敲缸，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲級(jí)升高。目前，常見(jiàn)的連桿大小頭中心孔中心線(xiàn)平行度的檢測(cè)方法大致有:使用專(zhuān)用量規(guī)和機(jī)械式檢驗(yàn)夾具，純手工或半自動(dòng)的檢測(cè)，例如臺(tái)州宏鑫曲軸有限公司研發(fā)的“連桿平行度的檢測(cè)裝置”等，這類(lèi)方法普遍操作復(fù)雜、效率低，測(cè)量精度也受到許多主觀(guān)因素的影響，不僅很難實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的全檢，而且容易出現(xiàn)誤檢，產(chǎn)生浪費(fèi)；另外是采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等通用綜合測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)的方法，這種方法檢測(cè)成本很高，而且效率較低。還有采用光學(xué)測(cè)量方法，但由于光學(xué)測(cè)量一方面對(duì)被測(cè)表面要求較高，另一方面對(duì)棱鏡本身及其移動(dòng)導(dǎo)軌要求較高，也不適用于測(cè)量連桿孔；北京交通大學(xué)高曉婧設(shè)計(jì)的“智能連桿測(cè)量系統(tǒng)”，雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)量，但其測(cè)量點(diǎn)受探頭數(shù)量的限制，且傳感器的自身尺寸決定了其不適用于一般汽、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿等大小頭中心孔孔徑較小的場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述針對(duì)一般汽、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大小頭孔中心線(xiàn)平行度檢測(cè)的不足，公開(kāi)一種能夠快速自動(dòng)測(cè)量連桿大小頭兩孔中心線(xiàn)平行度的檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是:基于電渦流傳感器連桿孔平行度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:該測(cè)量系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)裝置、信息采集控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中:所述的定位系統(tǒng)包括測(cè)量臺(tái)、測(cè)量臺(tái)支架、V形定位塊、定位銷(xiāo)、定位襯套、定位以及緊固螺釘；所述的定位系統(tǒng)的測(cè)量臺(tái)由測(cè)量臺(tái)支架支撐，V形定位塊固定在測(cè)量臺(tái)左側(cè)，其V形定位塊的中心線(xiàn)與測(cè)量臺(tái)的水平中心線(xiàn)重合；定位銷(xiāo)固定于測(cè)量臺(tái)右上方；定位襯套由兩組定位、緊固螺釘固定于測(cè)量臺(tái)孔內(nèi)；所述的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)齒輪、大頭端升降裝置、小頭端升降裝置、大頭端從動(dòng)齒輪、小頭端從動(dòng)齒輪、齒條、大頭端支撐軸承、小頭端支撐軸承、齒條架、左限位探頭、右限位探頭；驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在測(cè)量臺(tái)的兩孔中間，主齒動(dòng)輪安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，及大、小頭端升降裝置和中間，大、小頭端升降裝置和分別固定于測(cè)量臺(tái)兩孔的正下方，大、小頭端支撐軸承分別安裝在大、小頭端升降裝置上，大頭端從動(dòng)齒輪與小頭端從動(dòng)齒輪分別安裝在大、小頭端支撐軸承上，齒條架固定在地面上，齒條緊貼齒條架，齒條與主齒動(dòng)輪及大、小頭端從動(dòng)齒輪嚙合；左限位探頭和右限位探頭分別固定于齒條移動(dòng)的左極限和右極限位置；齒條由齒條架支撐；所述的信息采集控制系統(tǒng)由信息采集裝置和可編程控制器程序組成，信息采集裝置包括大頭端電渦流傳感器、大頭端電渦流傳感器、大頭支架、小頭支架、大頭端升降裝置、小頭端升降裝置、可編程控制器以及計(jì)算機(jī)；信息采集控制系統(tǒng)的大、小頭兩端支架分別穿于定位襯套內(nèi)，上端分別放置大、小端電渦流傳感器，下端放置在大、小頭端升降裝置上；限位探頭、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與可編程控制器連接，大、小端電渦流傳感器分別通過(guò)其配套的前置端接入可編程控制器模擬量的輸入端，大、小頭端升降裝置與可編程控制器連接，可編程控制器連接的計(jì)算機(jī)通過(guò)可編程控制器程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息采集控制系統(tǒng)的啟動(dòng)并讀取測(cè)量數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括被測(cè)截面圓心擬合、兩孔實(shí)際距離計(jì)算、實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算以及計(jì)算結(jié)果判定四部分。應(yīng)用上述檢測(cè)系統(tǒng)的連桿孔平行度檢測(cè)方法，采用以下步驟實(shí)現(xiàn)連桿孔的平行度檢測(cè):I)系統(tǒng)初始化:將支架降至最低高度，大、小端電渦流傳感器分別處于0°位置，齒條處于左極限位置；2)放置被測(cè)連桿:將被測(cè)連桿置于測(cè)量臺(tái)上，小頭緊貼V形定位塊，大頭側(cè)面靠緊定位銷(xiāo)。檢查大、小端電渦流傳感器測(cè)量頭與兩孔被測(cè)面間距，如果超出了其線(xiàn)性量程，則調(diào)整大、小端電渦流傳感器在支架上的固定位置使其測(cè)量頭與兩孔被測(cè)面間距處于其線(xiàn)性量程范圍內(nèi)；3)傳感器采集數(shù)據(jù):兩升降座分別上升至兩孔的低測(cè)量位后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)勻速正轉(zhuǎn)，齒條開(kāi)始右移；大、小端電渦流傳感器從各自的0°位置開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，并測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)PLC傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并保存；當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)到右極限位置時(shí)，右限位探頭信號(hào)突變；驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)大、小端電渦流傳感器處于各自的360°位置；升降座升至高測(cè)量位；電機(jī)勻速反轉(zhuǎn)，齒條左移，大、小端電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)量；齒條運(yùn)動(dòng)到左極限位置，左限位探頭信號(hào)突變，大、小端電渦流傳感器回到各自的0°位置；電機(jī)停轉(zhuǎn)；升降座回到最低位置；4)數(shù)據(jù)處理:大、小端電渦流傳感器將測(cè)量信號(hào)通過(guò)前置端和PLC，對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流、濾波、放大，A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，輸入量即測(cè)量點(diǎn)與理論中心的距離r，設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為V，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為T(mén)，則可得出該測(cè)量點(diǎn)所處角度Θ，進(jìn)而得到該點(diǎn)坐標(biāo)(r，Θ)，對(duì)同一個(gè)測(cè)量截面內(nèi)的點(diǎn)使用最小二乘法進(jìn)行被測(cè)截面圓心擬合，得到該測(cè)量面的圓心位置，再由大頭孔內(nèi)兩圓心位置，得到大頭孔實(shí)際中心線(xiàn)，通過(guò)計(jì)算小頭孔兩測(cè)量點(diǎn)到該直線(xiàn)的距離，計(jì)算兩孔的實(shí)際距離，將兩孔實(shí)際距離分別與設(shè)計(jì)中心線(xiàn)距離進(jìn)行比較，完成實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算，并與設(shè)計(jì)最大允許誤差進(jìn)行比較，判定計(jì)算結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)連桿孔平行度的檢測(cè)。本發(fā)明顯著的有益效果是能夠快速、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)連桿大小頭兩孔中心線(xiàn)平行度的測(cè)量。


圖1為本發(fā)明定位系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)以及信息采集裝置的裝配圖。圖2為本發(fā)明圖1中A-A剖視圖。圖3為本發(fā)明信息采集控制示意圖。圖4為本發(fā)明測(cè)量流程圖。圖5為本發(fā)明測(cè)量過(guò)程中物理參量示意圖。圖1中所示各零部件:1_被測(cè)連桿，2-小頭端電渦流傳感器，3-小頭支架，4-大頭支架，5-大頭端電渦流傳感器，6-定位襯套，7-齒條架，8-定位、緊固螺釘，9-左限位探頭，10-齒條，11-小頭從動(dòng)齒輪，12~V形定位塊，13~小頭升降裝直，14-小頭支撐軸承，15-主動(dòng)齒輪，16-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，17-測(cè)量臺(tái)，18-大頭端從動(dòng)齒輪，19-大頭端升降裝置，20-定位銷(xiāo)，21-大頭端支撐軸承，22-測(cè)量臺(tái)支架，23-右限位探頭。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。基于電渦流傳感器的連桿孔平行度測(cè)量系統(tǒng)由定位系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)、信息采集控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)組成，其中，信息采集控制系統(tǒng)包括信息采集裝置和PLC程序。1.測(cè)量系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示，定位系統(tǒng)由測(cè)量臺(tái)17、測(cè)量臺(tái)支架22、V形定位塊12、定位銷(xiāo)20、定位襯套6、定位、緊固螺釘8組成。測(cè)量臺(tái)17由測(cè)量臺(tái)支架22支撐，V形定位塊12固定在測(cè)量臺(tái)17左側(cè)，其中心線(xiàn)與測(cè)量臺(tái)水平中心線(xiàn)重合，定位銷(xiāo)20固定于測(cè)量臺(tái)17右上方，測(cè)量時(shí)，被測(cè)連桿I置于測(cè)量臺(tái)17上，連桿I小頭外表面緊貼V形定位塊12、連桿I大頭靠緊定位銷(xiāo)20，用以確定被測(cè)連桿與測(cè)量臺(tái)的相對(duì)位置；定位襯套6由兩組定位、緊固螺釘8分別固定于測(cè)量臺(tái)17的測(cè)量孔內(nèi)，每組包括三個(gè)定位、緊固螺釘8，間隔120°，大小孔合計(jì)4組共12個(gè)，以確定襯套中心線(xiàn)與測(cè)量臺(tái)17的相對(duì)位置；測(cè)量臺(tái)17上加工有兩個(gè)孔，兩孔的中心線(xiàn)分別與連桿I兩孔的理論中心線(xiàn)重合，進(jìn)而確定了被測(cè)連桿1、測(cè)量臺(tái)17、定位襯套6的相對(duì)位置。如圖1和圖2所示,所述的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)16、主動(dòng)齒輪15、大、小頭立而升降裝直19和13、大頭知從動(dòng)齒輪18、小頭知從動(dòng)齒輪11、齒條10、大頭知支撐軸承
21、小頭端支撐軸承14、齒條架7、左限位探頭9、右限位探頭23 ;所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在測(cè)量臺(tái)的兩孔中間，主動(dòng)齒輪安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的輸出軸上，位于大、小頭端升降裝置中間，大、小頭端升降裝置分別固定于測(cè)量臺(tái)17兩孔的正下方，小頭端支撐軸承和大頭端支撐軸承分別安裝在大、小頭端升降裝置上，大、小頭端從動(dòng)齒輪分別安裝在大、小頭端支撐軸承上，齒條架固定在地面上，齒條緊貼齒條架，齒條與主動(dòng)齒輪及大、小頭端從動(dòng)齒輪嚙合；齒條與主動(dòng)齒輪及大、小頭端從動(dòng)齒輪嚙合；左限位探頭和右限位探頭分別固定于齒條移動(dòng)的左極限和右極限位置；齒條由齒條架支撐，兩個(gè)齒條架放置在大、小頭端升降裝置之間。所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)齒條移動(dòng)，齒條僅做左右方向的平動(dòng)，且?guī)?dòng)大、小頭端從動(dòng)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。齒條架保證齒條與大、小頭端從動(dòng)齒輪嚙合良好，支撐牢固和運(yùn)行穩(wěn)定。所述的信息采集裝置由小頭端電渦流傳感器2、大頭端電渦流傳感器5、小頭支架
3、大頭支架4、小頭升降支座13、大頭升降支座19、可編程控制器以及計(jì)算機(jī)組成，大小頭兩端支架4和5分別穿于定位襯套內(nèi)，上端分別放置大、小端電渦流傳感器5和2，下端放置在大、小頭端升降裝置19、13上，大小頭兩端支架4和5的下端通過(guò)鍵分別與小頭端從動(dòng)齒輪11和大頭端從動(dòng)齒輪18連接，隨齒條移動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。左、右限位探頭9左、右限位探頭9和23、驅(qū)動(dòng)電機(jī)16與可編程控制器連接，小頭端電渦流傳感器2和大頭端電渦流傳感器5分別通過(guò)其配套的前置端接入可編程控制器模擬量的輸入端，小頭端升降裝置13和大頭端升降裝置19為商品化裝置，通過(guò)其自帶接口 RS232與可編程控制器連接，可編程控制器給大、小頭端升降裝置19和13發(fā)送信號(hào)即可控制其升降，可編程控制器與計(jì)算機(jī)連接。2.測(cè)量系統(tǒng)的安裝調(diào)試基于電渦流傳感器的連桿孔平行度測(cè)量系統(tǒng)所需零件中除測(cè)量臺(tái)需要按照被測(cè)連桿的尺寸定做外，其他部分均可適用于大部分規(guī)格尺寸的連桿測(cè)量。安裝方法如下:分別在測(cè)量孔下方測(cè)量臺(tái)17上安裝上下兩組定位、緊固螺釘8，每組3個(gè)，間隔120°，大小孔合計(jì)4組共12個(gè)。調(diào)整測(cè)量臺(tái)17上用于固定定位襯套的定位、緊固螺釘8，分別保證兩定位襯套6與測(cè)量臺(tái)支撐面的垂直度和兩定位襯套中心線(xiàn)的平行度，定位襯套6的中心線(xiàn)與V形定位塊12、定位銷(xiāo)20的距離滿(mǎn)足精度要求；大、小頭支架3、4穿過(guò)定位襯套6通過(guò)鍵分別與大、小頭端從動(dòng)齒輪18、11連接后分別放置于大、小頭端升降裝置19、13上，并保證支架能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。大、小頭端電渦流傳感器5、2的測(cè)量頭分別固定在大、小頭端升降裝置13、19上部平臺(tái)邊沿，測(cè)量端略微突出；連接大、小頭端電渦流傳感器的電纜分別由大、小頭端升降裝置19、13頭部的通孔穿下，連接小頭端電渦流傳感器2的數(shù)據(jù)線(xiàn)從小頭支架3的下側(cè)繞過(guò)，連接大頭端電渦流傳感器5的數(shù)據(jù)線(xiàn)從大頭支架4的上方繞過(guò)，留適當(dāng)長(zhǎng)度后固定入測(cè)量臺(tái)17的沉槽中，最終分別輸入大、小頭端電渦流傳感器前置端。調(diào)整齒條10的位置，使其右端靠近連桿大頭升降裝置19連接的齒輪18，確定齒條10的最左端為左端運(yùn)動(dòng)極限位置；驅(qū)動(dòng)齒條向右移動(dòng)，使大、小頭端升降裝置旋轉(zhuǎn)一周，確定齒條最右端為右極限位置；在兩極限位置處分別放置限位探頭9和23。兩個(gè)齒條架放置在大、小頭端升降裝置之間，保證齒條與齒輪嚙合良好，支撐牢固，運(yùn)行穩(wěn)定。主動(dòng)齒輪直接安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的輸出軸上，并安裝在大、小頭端升降裝置中間。調(diào)測(cè)試時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16通過(guò)齒輪帶動(dòng)齒條移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，支架隨之旋轉(zhuǎn)。齒條不動(dòng)時(shí)，大、小頭端升降裝置分別進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，支架在定位襯套的約束下隨大、小頭端升降裝置上下運(yùn)動(dòng)。保證定位襯套與支架間，齒輪齒條間潤(rùn)滑良好，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。分別在齒條10兩端的極限位置安裝左限位探頭9和右限位探頭23。當(dāng)齒條位于左極限位置時(shí)，大、小頭端電渦流5、2傳感器分別所處的位置認(rèn)為是其各自的初始位置，記為0°位置，此時(shí)觸發(fā)左限位探頭；驅(qū)動(dòng)電機(jī)16正轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒條向右移動(dòng)，當(dāng)大、小頭端電渦流5、2傳感器旋轉(zhuǎn)一周終止位置，記為360°位置，此時(shí)觸發(fā)右限位探頭23。同理，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16反轉(zhuǎn)，大、小頭端電渦流5、2傳感器回到0°位置時(shí)再次觸發(fā)左限位探頭9。這樣，不但確定了大、小頭端電渦流5、2傳感器所處位置，而且保證齒條與齒輪保持嚙合良好。3.測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集當(dāng)大、小頭端電渦流傳感器5、2分別處于如圖1所示位置時(shí)，認(rèn)為是其各自的初始位置，對(duì)應(yīng)角度為0°，此時(shí)觸發(fā)左限位探頭9，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16正傳，通過(guò)齒輪15帶動(dòng)齒條10向右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩從動(dòng)輪11、18轉(zhuǎn)動(dòng)，支架3、4隨之旋轉(zhuǎn)；當(dāng)大、小頭端電渦流傳感器
5、2旋轉(zhuǎn)一周達(dá)到360°位置后，觸 發(fā)右限位探頭23，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16反轉(zhuǎn)，大、小頭端電渦流傳感器5、2回到0°位置時(shí)再次觸發(fā)左限位探頭9 ;齒條不動(dòng)時(shí)，大、小頭端升降裝置13、19分別進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，支架3、4在定位襯套6的約束下隨升降裝置上下運(yùn)動(dòng)，保證定位襯套與支架間，齒輪齒條間潤(rùn)滑良好，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程如圖3和圖4所示:I)系統(tǒng)初始化將支架3、4降至最低高度，大、小頭端電渦流傳感器5、2分別處于如圖1所示位置，并默認(rèn)為0°，此時(shí)，齒條10左端處于左極限位置。2)放置被測(cè)連桿將連桿I置于測(cè)量臺(tái)17上，小頭緊貼V形定位塊12，大頭側(cè)面靠緊定位銷(xiāo)20。檢查大、小頭端電渦流傳感器5、2測(cè)量頭與兩孔被側(cè)面間距處于其線(xiàn)性量程內(nèi)，否則調(diào)整大、小頭端電渦流傳感器5、2在支架上的固定位置。3)傳感器采集數(shù)據(jù)兩升降座13、19分別上升至兩孔的低測(cè)量位Hpl、Hql，如圖4所示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)16勻速正轉(zhuǎn)，齒條開(kāi)始右移，大、小頭端電渦流傳感器5、2從初始角度(0° )開(kāi)始旋轉(zhuǎn)并測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)可編程控制器PLC傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并保存。當(dāng)齒條10右端達(dá)到右極限位置時(shí)，右限位探頭23信號(hào)突變，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16停轉(zhuǎn)。大、小頭端升降裝置13、19升至高測(cè)量位Hp2、Hq2。驅(qū)動(dòng)電機(jī)16勻速反轉(zhuǎn)；齒條10左端達(dá)到左極限位置時(shí)，左限位探頭9發(fā)出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16停轉(zhuǎn)。升降座回最低位置Hpc^Hf4.測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理PC端預(yù)設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度V、小頭端升降裝置的最低高度Hptl、低測(cè)量位高度Hpl、高測(cè)量位高度Hp2、大頭端升降裝置的最低高度Hqtl、低測(cè)量位高度Hql、高測(cè)量位高度Hq2。I)測(cè)截面圓心擬合每一個(gè)電渦流傳感器旋轉(zhuǎn)一周都可以得到一組坐標(biāo)數(shù)據(jù)。對(duì)該組數(shù)據(jù)首先進(jìn)行坐標(biāo)變換，將各點(diǎn)在極坐標(biāo)系位置變化成直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度V、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間T和測(cè)量點(diǎn)與理論中心的距離r，得到一個(gè)電渦流傳感器旋轉(zhuǎn)一周所對(duì)應(yīng)的一組坐標(biāo)位置(r，Θ)，使用最小二乘法擬合該測(cè)量面圓心位置(X(|，y(|)及對(duì)應(yīng)的半徑R0分別得到小頭孔Hpl測(cè)量面圓心PpHp2測(cè)量面圓心P2、大頭孔Hql測(cè)量面圓心QpHq2測(cè)量面圓心Q2。2)兩孔實(shí)際距離計(jì)算由大頭孔兩測(cè)量面圓心Q1, Q2確定大頭孔中心線(xiàn)1,，分別計(jì)算小頭孔兩圓心P1, P2到I,的距離Cl1, d2，即得到小頭孔高、低兩個(gè)被測(cè)截面內(nèi)兩孔中心線(xiàn)的
實(shí)際距離。3)實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算若兩孔的設(shè)計(jì)中心線(xiàn)距離為ds，則認(rèn)為絕對(duì)誤差δ =(!-(^，代入屯七計(jì)算得到S1, δ2，即小頭孔高、低兩個(gè)被測(cè)截面內(nèi)兩孔中心線(xiàn)誤差。4)計(jì)算結(jié)果判定根據(jù)設(shè)計(jì)給出的精度要求計(jì)算得到最大允許誤差δ_。若 δ_，δ2^ δ_，則認(rèn)為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)精度要求，否則不符合設(shè)計(jì)要求。輸入量即測(cè)量點(diǎn)與理論中心的距離r。設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為V，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為Τ，則可得出該測(cè)量點(diǎn)所處角度Θ，進(jìn)而得到該點(diǎn)坐標(biāo)(r，Θ)。
權(quán)利要求
1.基于電渦流傳感器連桿孔平行度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:該測(cè)量系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)裝置、信息采集控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中: 所述的定位系統(tǒng)包括測(cè)量臺(tái)、測(cè)量臺(tái)支架、V形定位塊、定位銷(xiāo)、定位襯套、定位以及緊固螺釘；所述的定位系統(tǒng)的測(cè)量臺(tái)由測(cè)量臺(tái)支架支撐，V形定位塊固定在測(cè)量臺(tái)左側(cè)，其V形定位塊的中心線(xiàn)與測(cè)量臺(tái)的水平中心線(xiàn)重合；定位銷(xiāo)固定于測(cè)量臺(tái)右上方；定位襯套由兩組定位、緊固螺釘固定于測(cè)量臺(tái)孔內(nèi)； 所述的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)齒輪、大頭端升降裝置、小頭端升降裝置、大頭端從動(dòng)齒輪、小頭端從動(dòng)齒輪、齒條、大頭端支撐軸承、小頭端支撐軸承、齒條架、左限位探頭、右限位探頭；驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在測(cè)量臺(tái)的兩孔中間，主動(dòng)齒輪安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，及大、小頭端升降裝置和中間，大、小頭端升降裝置和分別固定于測(cè)量臺(tái)兩孔的正下方，大、小頭端支撐軸承分別安裝在大、小頭端升降裝置上，大頭端從動(dòng)齒輪與小頭端從動(dòng)齒輪分別安裝在大、小頭端支撐軸承上，齒條架固定在地面上，齒條緊貼齒條架，齒條與主動(dòng)齒輪及大、小頭端從動(dòng)齒輪嚙合；左限位探頭和右限位探頭分別固定于齒條移動(dòng)的左極限和右極限位置；齒條由齒條架支撐； 所述的信息采集控制系統(tǒng)由信息采集裝置和可編程控制器程序組成，信息采集裝置包括大頭端電渦流傳感器、大頭端電渦流傳感器、大頭支架、小頭支架、大頭端升降裝置、小頭端升降裝置、可編程控制器以及計(jì)算機(jī)；信息采集控制系統(tǒng)的大、小頭兩端支架分別穿于定位襯套內(nèi)，上端分別放置大、小端電渦流傳感器，下端放置在大、小頭端升降裝置上；限位探頭、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與可編程控制器連接，大、小端電渦流傳感器分別通過(guò)其配套的前置端接入可編程控制器模擬量的輸入端，大、小頭端升降裝置與可編程控制器連接，可編程控制器連接的計(jì)算機(jī)通過(guò)可編程控制器程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息采集控制系統(tǒng)的啟動(dòng)并讀取測(cè)量數(shù)據(jù)； 所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括被測(cè)截面圓心擬合、兩孔實(shí)際距離計(jì)算、實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算以及計(jì)算結(jié)果判定四部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于 電渦流傳感器連桿孔平行度的測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，采用以下步驟實(shí)現(xiàn)連桿孔平行度檢測(cè): 1)系統(tǒng)初始化:將支架降至最低高度，大、小端電渦流傳感器分別處于0°位置，齒條處于左極限位置； 2)放置被測(cè)連桿:將被測(cè)連桿置于測(cè)量臺(tái)上，小頭緊貼V形定位塊，大頭側(cè)面靠緊定位銷(xiāo)；檢查大、小端電渦流傳感器測(cè)量頭與兩孔被測(cè)面間距，如果超出了其線(xiàn)性量程，則調(diào)整大、小端電渦流傳感器在支架上的固定位置使其測(cè)量頭與兩孔被測(cè)面間距處于其線(xiàn)性量程范圍內(nèi)； 3)傳感器采集數(shù)據(jù):兩升降座分別上升至兩孔的低測(cè)量位后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)勻速正轉(zhuǎn)，齒條開(kāi)始右移；大、小端電渦流傳感器從各自的0°位置開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，并測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)PLC傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并保存；當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)到右極限位置時(shí)，右限位探頭信號(hào)突變；驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)大、小端電渦流傳感器處于各自的360°位置；升降座升至高測(cè)量位；電機(jī)勻速反轉(zhuǎn)，齒條左移，大、小端電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)量；齒條運(yùn)動(dòng)到左極限位置，左限位探頭信號(hào)突變，大、小端電渦流傳感器回到各自的0°位置；電機(jī)停轉(zhuǎn)；升降座回到最低位置； 4)數(shù)據(jù)處理:大、小端電渦流傳感器將測(cè)量信號(hào)通過(guò)前置端和PLC，對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流、濾波、放大，A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，輸入量即測(cè)量點(diǎn)與理論中心的距離r，設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為V，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為T(mén)，則可得出該測(cè)量點(diǎn)所處角度Θ，進(jìn)而得到該點(diǎn)坐標(biāo)(r，Θ)，對(duì)同一個(gè)測(cè)量截面內(nèi)的點(diǎn)使用最小二乘法進(jìn)行被測(cè)截面圓心擬合，得到該測(cè)量面的圓心位置，再由大頭孔內(nèi)兩圓心位置，得到大頭孔實(shí)際中心線(xiàn)，通過(guò)計(jì)算小頭孔兩測(cè)量點(diǎn)到該直線(xiàn)的距離，計(jì)算兩孔的實(shí)際距離，將兩孔實(shí)際距離分別與設(shè)計(jì)中心線(xiàn)距離進(jìn)行比較，完成實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算，并與設(shè)計(jì)最大允許誤差進(jìn)行比較，判定計(jì)算結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)連桿孔平行度的 檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明基于電渦流傳感器連桿孔平行度的測(cè)量系統(tǒng)與檢測(cè)方法，測(cè)量系統(tǒng)主要由定位系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)、信息采集控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其檢測(cè)方法是檢測(cè)時(shí)，首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后放置被測(cè)連桿并用定位系統(tǒng)對(duì)其定位，電渦流傳感器由驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)在可編程邏輯控制器程序控制的控制下，順次經(jīng)過(guò)規(guī)定的檢測(cè)位置，同時(shí)由信息采集控制系統(tǒng)采集電渦流傳感器的模擬量信號(hào)、限位探頭的通、斷信號(hào)以及升降支座的位置信號(hào)，最后，采集到的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)經(jīng)被測(cè)截面圓心擬合、兩孔實(shí)際距離計(jì)算、實(shí)際中心線(xiàn)誤差計(jì)算以及計(jì)算結(jié)果判定后，最終實(shí)現(xiàn)連桿孔平行度的檢測(cè)。本發(fā)明能夠快速、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)連桿大小頭兩孔中心線(xiàn)平行度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B7/312GK103148777SQ201310043519
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者張保成, 趙鵬飛, 史源源, 張文睿 申請(qǐng)人:中北大學(xué)