一种光幕式轴类零件多工位多参数高精度测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种光幕式轴类零件多工位多参数高精度测量装置，包括机电本体和4个测头装置，所述测头装置包括带滑轨支撑底座(4)、狭缝LED平行光源(3)和两个线阵CCD相机(8)，狭缝平行LED光源(3)在计算机控制下正弦规律性亮度变化，狭缝LED平行光源(3)产生低发散角的绿平行光，被待测量轴类零件(2)遮挡产生光斑的上下边缘由两个线阵CCD相机(8)采集；双CCD传感器探头测量上下边缘，扩大测量范围，提高测量精度；多工位同步测量，提高测量节拍和降低对使用环境的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及轴类零件的直径、锥度、圆度、形线的检测、存储和分析，可应用于汽 车、摩托车、机床等领域轴类零件的参数检测和质量控制。

背景技术

测量与加工的集成与融合已成为现代制造技术的新的发展趋势之一。全面质量检测 与控制，对加工过程及产品性能指标实施实时检测，产品(零件)参数的100％检测是保证 产品质量、实现“零废品制造”，以及实现产品质量问题溯源的基础。

目前制造企业现有的针对轴类零件检测的设备，主要存在两方面问题，一是受自动 化程度差以及受使用条件的限制，检测效率较低，大都运用在抽样调查和小批量检测中， 不能实现生产现场大规模应用和实时在线检测，二是检测设备功能单一，价格昂贵，不 能实现大规模零件性能的测试。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足提供一种光幕式轴类零件多工位多参数高精度 测量方法及装置。

本发明采用如下技术方案：

一种光幕式轴类零件多工位多参数高精度测量装置，包括机电本体和4个测头装置， 所述测头装置包括带滑轨支撑底座(4)、狭缝LED平行光源(3)和两个线阵CCD相机 (8)，狭缝平行LED光源(3)在计算机控制下正弦规律性亮度变化，狭缝LED平行光 源(3)产生低发散角的绿平行光，被待测量轴类零件(2)遮挡产生光斑的上下边缘由 两个线阵CCD相机(8)采集，其中狭缝LED平行光源(3)照射方向与线阵CCD相机(8) 导轨面垂直，线阵CCD相机(8)光轴与线阵CCD相机(8)导轨面垂直；每个测头装置 的两个线阵CCD相机(8)沿精密直线丝杆导轨(13)相向运动和锁定；待测量轴类零 件(2)进入测量区域(5)，按下活顶针(1)手柄，待测量轴类零件(2)一端放置于 死顶针(7)，另一端放置于活顶针(1)中心附近，松开手柄，在活顶针(1)弹簧力作 用下，待测量轴类零件(2)被安装到位，开始测量流程；安装在工业控制计算机(11) 的虚拟仪器(12)向伺服驱动器(9)发送运动控制指令，由伺服驱动器(9)和伺服电 机(6)带动待测量轴类零件(2)旋转，虚拟仪器(12)向信号调理及数据采集器(10) 发出狭缝LED平行光源(3)周期亮度控制指令和线阵CCD相机成像数据同步采集指令， 信号调理及数据采集器(10)将采集编码器(7)的角度、狭缝平行LED光源(3)的亮 度、线阵CCD相机(8)的信号，每个测头装置独立实现线阵CCD相机(8)上下边缘图 像捕捉，与标定数据运算，计算当前状态的上轮廓边界位置、下轮廓边界位置及工件直 径，经360度多点采集，计算轴经直径、圆度、形线等基本参数和升程、跳动等扩展参 数。

所述的装置，所述狭缝平行LED光源(3)在计算机控制下正弦规律性亮度变化。

所述的装置的测量方法，待测量轴类零件(2)进入测量区域(5)，按下活顶针(1) 手柄，待测量轴类零件(2)一端放置于死顶针(7)，另一端放置于活顶针(1)中心附 近，松开手柄，在活顶针(1)弹簧力作用下，待测量轴类零件(2)被安装到位，开始 测量流程；安装在工业控制计算机(11)的虚拟仪器(12)向伺服驱动器(9)发送运 动控制指令，由伺服驱动器(9)和伺服电机(6)带动待测量轴类零件(2)旋转，狭 缝平行LED光源(3)在计算机控制下正弦规律性亮度变化，狭缝LED平行光源(3)产 生低发散角的绿平行光，被待测量轴类零件(2)遮挡产生光斑的上下边缘由两个线阵 CCD相机(8)采集，虚拟仪器(12)向信号调理及数据采集器(10)发出LED平行光 源周期亮度控制指令和线阵CCD相机成像数据同步采集指令，信号调理及数据采集器 (10)将采集编码器(7)的角度、狭缝平行LED光源(3)的亮度、线阵CCD相机(8) 的信号，每个测头装置独立实现线阵CCD相机(8)上下边缘图像捕捉，与标定数据运 算，计算当前状态的上轮廓边界位置、下轮廓边界位置及工件直径，经360度多点采集， 计算轴经直径、圆度、形线等基本参数和升程、跳动等扩展参数。

本发明的显著优点包括模块化测头装置设计，降低机械结构的复杂度；双CCD传感 器探头测量上下边缘，扩大测量范围，提高测量精度；多工位同步测量，提高测量节拍 和降低对使用环境的要求；基于虚拟仪器和软测量实现多参数测量及扩展功能包括形线 分析、CP/CPK统计、日月报表等高级功能。这将使该仪器系统适用于机械制造企业生产 一线，实现大批量、多工位及多参数快速测量，为企业质量控制、组织生产、设备维护 和新品开发提供支持。

附图说明

图1是本发明光幕式轴类零件多工位多参数测量方法的系统示意图；

图2是模块化测头装置结构示意图；

图3是双CCD测量装置结构示意图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明，本发明中未详述的方法均为现有技 术。

如图1所示，光幕式轴类零件多工位多参数高精度测量装置包括机电本体和4个测 头装置，如图2所示，测头装置包括带滑轨支撑底座4、狭缝LED平行光源3和两个线 阵CCD相机8，狭缝平行LED光源3在计算机控制下正弦规律性亮度变化，狭缝LED平 行光源3产生低发散角的绿平行光，被待测量轴类零件2遮挡产生光斑的上下边缘由两 个线阵CCD相机8采集，其中狭缝LED平行光源3照射方向与线阵CCD相机8导轨面垂 直，线阵CCD相机8光轴与线阵CCD相机8导轨面垂直。每个测头装置的两个线阵CCD 相机8可沿精密直线丝杆导轨13相向运动和锁定，如图3所示，以满足不同尺寸的工 件工位测量需求。

待测量轴类零件2进入测量区域5，按下活顶针1手柄，待测量轴类零件2一端放 置于死顶针7，另一端放置于活顶针1中心附近，松开手柄，在活顶针1弹簧力作用下， 待测量轴类零件2被安装到位，开始测量流程。安装在工业控制计算机11的虚拟仪器 12向伺服驱动器9发送运动控制指令，由伺服驱动器9和伺服电机6带动待测量轴类零 件2旋转，虚拟仪器12向信号调理及数据采集器10发出LED平行光源周期亮度控制指 令和线阵CCD相机成像数据同步采集指令，信号调理及数据采集器10将采集编码器7 的角度、狭缝平行LED光源3的亮度、线阵CCD相机8的信号，每个测头装置独立实现 线阵CCD相机8上下边缘图像捕捉，与标定数据运算，计算当前状态的上轮廓边界位置、 下轮廓边界位置及工件直径，经360度多点采集，计算轴经直径、圆度、形线等基本参 数和升程、跳动等扩展参数。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。