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专利号: 2017113421055
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,所述测量装置包括底板、定位夹紧装置、测量调节装置和电子放大镜装置,定位夹紧装置和测量调节装置相对设置在底板上表面;所述测量调节装置包括依次连接的导板转动装置、探针伸缩装置、探针旋转装置和探针,电子放大镜装置连接在探针伸缩装置前端并对准探针,其特征在于,所述使用方法包括以下步骤:(1)建立测量坐标系

首先建立测量装置的坐标系,以摆动导板基准面的中线与导板转轴轴线的交点为原点o,以垂直底板向上方向为y轴正向,以导板转轴轴线远离定位夹紧装置的方向为z轴正向,利用右手定则确定x轴方向,建立测量坐标系o‑xyz;

(2)测量装置初始化

旋转摆动导板使摆动导板背面中线与旋转固定台上的基准线对齐,此时摆动导板与底板垂直;旋转探针使探针固定轴上的基准线与导柱端面的基准线对齐,此时探针轴线与摆动导板基准面的中线平行;分别控制探针伸缩装置沿摆动导板上下滑动和探针伸缩装置的横向伸缩运动,使探针伸缩装置沿摆动导板到达最底端且探针伸缩装置的的导柱收缩至最短;在整个测量装置处在初始化状态时,两个角度传感器的读数都为0,两个拉线直线传感器的拉线长度变化量也都为0,探针固定轴轴线到坐标系原点o的距离为ρ,探针轴线到摆动导板基准面的距离为Z,探针顶端到探针固定轴轴线的长度为L,同时规定摆动导板沿导板转轴轴线顺时针旋转时转角为正,逆时针旋转时转角为负;探针相对初始位置顺时针旋转时转角为正,逆时针旋转时转角为负;

(3)测量点的坐标获取

首先确定总的测量点数,为保证测量精度,在油封模芯唇口的一个波形周期中需要有

8‑10个测量点,根据油封模芯中波形的周期数来确定总的测量点个数n;

通过定位夹紧装置正确夹紧油封模芯,使模芯轴线与定位夹紧装置中心线重合;首先松动旋转固定台上的紧固螺栓,旋转摆动导板到适当位置后固定,再依次调节探针伸缩装置沿摆动导板上下滑动和探针伸缩装置的横向伸缩运动,使探针靠近油封模芯唇口的测量点附近;然后调节电子放大镜使其对准探针顶端,通过电脑观察所呈放大图像,依次调节探针伸缩装置的横向伸缩运动和探针旋转装置的旋转运动,使探针与油封模芯唇口的测量点刚好接触,此时读取传感器数据,摆动导板与y轴正向之间的角度为α1,摆动导板上的拉线直线传感器的拉线长度变化量为ρ’1,导套上的拉线直线传感器的拉线长度变化量为Z1’,探针相对初始位置旋转角度为β1,记录下第一个测量点的数据,重复上述动作直至完成所有测量点的测量;

上述读取的仅仅是传感器本身的反馈数据,需要对数据进行整理计算,得到测量点在测量坐标系o‑xyz下的坐标值;所以在第一测量点中,导套中心线到原点o的距离为ρ1,其中:ρ1=ρ+ρ′1          (Ⅰ)

探针轴线到摆动导板基准面的距离为Z1,其中:

Z1=Z+Z′1            (Ⅱ)

则探针顶端(即测量点)的坐标为(X1,Y1,Z1),其中

采用上述方法计算出所有测量点的坐标值,得到测量点集{Vi}(i=1,…,n);

(4)油封模芯唇口波形曲线的插值计算

根据测量点集{Vi}(i=1,…,n),利用三次均匀B样条插值原理反求出闭合波形曲线的控制点集{Pj}(j=1,2…,n+2),三次均匀B样条曲线方程为:式中Bj,3(t)为三次均匀B样条基函数,由曲线方程(Ⅳ)可得到由多个光滑的曲线段连接形成的闭合的唇口波形曲线;

(5)油封模芯唇口的波形误差计算

在测量坐标系中以原点o为基准绘出理想波形曲线,由测量点得到的唇口波形曲线与理想波形曲线在同一坐标系下的不同位置,利用坐标变换原理,将由测量点得到的唇口波形曲线调整到与理想波形曲线在同一基准位置下,利用均分参数在由测量点得到的唇口波形曲线上取点,为保证精度,在每段曲线上取4‑6个点,得到点列{G1,G2,…,Gm}(m为总的取点个数),计算每一点到理想波形曲线的最短距离,得到误差参数系列{H1,H2,…,Hm},绘出误差曲线,可以看出波形误差的变化趋势,其中最大值Hmax则为最大波形误差。

2.如权利要求1所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述定位夹紧装置包括支撑柱、支撑板、夹具体和斜楔夹紧块,支撑板的底部通过两根支撑柱连接在底板上,支撑板上开设有水平滑槽和竖直滑槽,上下两个夹具体相对设置并与竖直滑槽连接,左右两个斜楔夹紧块相对设置并与水平滑槽连接且左右两个斜楔夹紧块位于上下两个夹具体开设的斜面滑槽内,上下两个夹具体通过螺杆和调节螺母连接。

3.如权利要求2所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述水平滑槽和竖直滑槽均为T型槽,所述夹具体和斜楔夹紧块均通过T型脚与T型槽连接。

4.如权利要求1所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述导板转动装置包括支撑座、旋转固定台、支座上盖、摆动导板、导板转轴、丝杠和伺服电机,所述支撑座安装在底板上,摆动导板的底端与导板转轴连接,导板转轴的两端与支撑座连接并通过旋转固定台和支座上盖封装,摆动导板通过紧固螺栓与旋转固定台上开设的弧形槽连接,丝杠的上下两端通过丝杠固定板与摆动导板连接且丝杠的底端连接所述的伺服电机。

5.如权利要求4所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述丝杠通过滚动轴承安装在丝杠固定板上;所述导板转轴上设有轴肩,导板转轴通过轴肩对摆动导板和自身进行轴向定位。

6.如权利要求4所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述探针伸缩装置包括导套、导柱、直线电机、第一拉线直线传感器、第二拉线直线传感器和拉线固定块,直线电机安装在导套内并与导柱连接,用于实现导柱在导套内的伸缩运动,拉线固定块安装在导柱前端并与安装在导套上的第二拉线直线传感器连接,导套末端套装在摆动导板上并与丝杠螺纹连接,第一拉线直线传感器安装在丝杠固定板上并与导套末端连接。

7.如权利要求6所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述探针旋转装置包括探针固定轴和角度传感器,探针固定轴安装在导柱前端,角度传感器安装在导柱内并与探针固定轴相连,探针垂直固定在探针固定轴上。

8.如权利要求1所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述电子放大镜装置包括磁性支座、第一连接杆、第二连接杆、固定座和电子放大镜,第一连接杆的末端通过万向轴头与磁性支座连接、前端与第二连接杆的末端铰接,第二连接杆的前端通过万向轴头与固定座连接,电子放大镜安装在固定座上。

9.如权利要求7所述的测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法,其特征在于,所述探针固定轴轴线与导柱中心线、导套中心线重合,并且与导板转轴轴线、定位夹紧装置的中心线相互平行。