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专利号: 2023107127905
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:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,利用一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量装置,包括:精密转台、第一传感器、第二传感器、刚性杆和转动机构,所述精密转台上方放置待测件,所述刚性杆的上下两端分别固定所述第一传感器和所述第二传感器,所述刚性杆垂直于所述精密转台的水平平面并固定于所述待测件的一侧,所述转动机构驱动所述精密转台转动;

其特征在于,测量方法具体包括如下步骤:

S1,将精密转台置于标准实验台面上,并且使圆柱形零件置于精密转台上;

S2,将第一传感器和第二传感器固定在刚性杆上,将刚性杆竖直固定并调整其高度,使两个传感器之间的长度l′m小于圆柱形零件l′的高度;

S3,打开电机,使得精密转台转动一周,由第一传感器和第二传感器得到测量数据;

S4,将圆柱形零件倒置,并且使精密转台反方向转一圈,由第一传感器和第二传感器得到测量数据;

S5,重复步骤S3和S4,直到测得的数据样本趋于稳定时进行步骤S6;

S6,测量完毕,利用数据采集装置对测量数据进行分析处理,输出圆柱形零件的垂直度误差和误差方向角;

步骤S6具体包括:

S6.1,计算垂直度误差的具体方法为:

S6.1.1,根据最小二乘法,拟合出圆柱形零件上、下两个表面的最小二乘圆圆心,连接圆心得到两轴线l和L,根据最小二乘圆圆心坐标及几何关系得出垂直误差的中间参数γ1和γ2;

S6.1.2,通过垂直度误差的中间参数γ1和γ2,计算圆柱形零件的两个垂直度δ1和δ2;

S6.2,计算误差方向角的具体方法为:根据步骤S6.1.1将两次测量得到的第二传感器所在平面的最小二乘圆投影到同一个固定坐标系内并进行平移重合,将圆心分别进行连线,并使两条直线l1和L1的一端点与坐标原点重合,投影后的两个轴线l1和L1的夹角θd即为误差方向角。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,所述转动机构包括:电机、第一带轮和第二带轮,所述电机的输出端与所述第一带轮固定连接,所述精密转台固定于所述第二带轮上方,所述第二带轮和所述第一带轮通过皮带连接。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,所述第一传感器和所述第二传感器为位移传感器。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,所述刚性杆的长度可调节,并且所述刚性杆上具有连接孔,所述第一传感器和所述第二传感器固定于所述连接孔中。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,所述待测件为圆柱形零件,所述待测件与所述精密转台的接触面为高精度平面。

6.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,步骤S6.1.1具体为:以圆柱形零件的上、下表面所在平面分别建立平面直角坐标系,按照步骤S3和S4进行测量并利用最小二乘法,拟合出圆柱形零件上、下两个表面的最小二乘圆圆心,即S(a,b);

S'(c,d);Q(e,f);Q'(g,h),连接点S S'得到第一次测量的圆柱形零件的轴线l,连接点Q Q'得到第二次测量的圆柱形零件的轴线L,根据最小二乘圆圆心坐标及几何关系得出垂直误差的中间参数γ1和γ2。

7.根据权利要求1所述的一种圆柱形零件端面垂直度误差的测量方法,其特征在于,步骤S6.1.2具体为:以圆柱形零件在竖直方向所在平面建立平面直角坐标系,通过步骤S3和S4得到圆柱形零件的轴线与X轴的夹角分别为γ1和γ2,以夹角γ1和γ2将圆柱形零件投影到此坐标系中,圆柱形零件的中轴线的延长线与X轴的交点分别为O1和O2,与中轴线的垂线延长线的交点分别为A和B,A1和B1分别为点A和点B沿Y轴方向的投影,δ1和δ2分别为直线O1 A1和直线O2 B1的长度,垂直度δ1和δ2的计算公式推导如下:其中,R为圆柱形零件的上下两个平面的半径。