一種單激光單psd儲存式深孔直線度檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于深孔直線度檢測的【技術領域】，特別涉及一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，解決深孔零件直線度檢測的技術難題。其包括牽引部分，檢測部分及數據處理部分，利用激光準直，通過數據儲存器記錄光斑空間位置的變化并由數據處理器進行處理，進而計算得到深孔零件的直線度誤差。本發明的有益效果：設計了工件姿態調整結構，采用激光固定，工件空間位置調整的調光方案，實現對激光入射角度的調節，可操作性強；采用了儲存式數據記錄方式，使結構集成化，避免了無線檢測方案信號不穩定的弊端。
【專利說明】一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于深孔直線度檢測的【技術領域】，特別涉及一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置。
【背景技術】
[0002]深孔加工復雜且特殊，難以觀察加工部位和刀具狀況，加工過程受諸如刀桿變形、系統顫振、工件材質、鉆頭參數、切削參數、油液壓力、排屑困難等多方面因素的影響，深孔零件常出現軸線偏斜的現象，一旦偏斜到某種程度，深孔零件軸線的直線度誤差將產生急劇變化，造成鉆頭損壞、工件報廢、產品精度低、質量不合格等不良后果。由于深孔加工服務于裝備制造行業，深孔工件的質量直接影響裝備制造業的發展，也限制了深孔向其他領域拓展的空間。
[0003]直線度檢測貫穿于整個深孔加工過程中，是深孔領域控制產品質量的重要手段，直線度好的零件也可以使自身在與其他零件配合使用時發揮出最大的性能，提高總裝精度。直線度是深孔加工必須考慮的一項基本指標，對于孔類零件，通常所說的直線度是指零件實際軸線相對于理論軸線的偏差。
[0004]國內外在深孔直線度檢測與糾偏技術方面的研究不斷加深，但是相對其他計量項目而言，直線度檢測技術顯得落后，尤其表現在對大長工件孔軸線直線度檢測方面，到目前為止，尚沒有用于檢測深孔軸線直線度偏差的成熟產品。實際中，工人師傅經常通過用卡尺在孔的兩端沿不同徑向方向測量壁厚的方法判定直線度好壞，這種方法不能測得深孔內部軸線偏差，也即不能實現對深孔零件直線度的全程連續動態檢測，很不精準，容易陷入以點概面的誤區。
[0005]而一些高精度直線度檢測儀器的價格又比較昂貴，難以接受。
【發明內容】
[0006]本發明的目的旨在克服上述缺點，提供一種利用激光技術和PSD位置敏感傳感器檢測深孔軸線直線度的存儲式檢測裝置。
[0007]為達到上述目的，本發明采用如下解決方案:一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置包括牽引部分，檢測部分及數據處理部分。
[0008]所述的牽引部分主要包括牽引線、自定心牽引機器人，所述的自定心牽引機器人包括滑輪，滑輪支撐架，自定心彈簧，圓錐體，傳動件，動力件，自定心牽引機器人電源，掛鉤。
[0009]所述的檢測部分主要包括工件姿態調整架、百分表架、激光器、調光端蓋、PSD位置敏感傳感器、測頭、PSD調整座及端蓋內套，所述的測頭包括測頭電源、測頭錐形體、測頭錐形套、測頭蝶形彈簧、測頭彈簧座、測頭螺母、信號轉換器及數據存儲器，所述的調光端蓋包括端蓋錐形體、端蓋錐形套、端蓋蝶形彈簧、端蓋彈簧座及端蓋螺母，所述的工件姿態調整架包括水平位置調節螺栓，支承塊，豎直位置調節螺栓，底座及底座螺母。
[0010]所述的數據處理部分主要包括數據處理器。
[0011]所述的滑輪與滑輪支撐架連接，所述的滑輪支撐架與圓錐體接觸，所述的滑輪支撐架一端與自定心彈簧固連，所述的動力件與自定心牽引機器人電源相連，所述的動力件與傳動件相連，所述的傳動件與滑輪連接，所述的掛鉤通過牽引線與測頭連接，所述的測頭錐形套套于測頭錐形體的錐面上，所述的測頭彈簧座一端與測頭螺母接觸，另一端與測頭蝶形彈簧接觸，所述的測頭彈簧座套于測頭錐形體的圓柱部分，所述的測頭蝶形彈簧的兩端分別與測頭錐形套、測頭彈簧座接觸，所述的信號轉換器、數據存儲器、測頭電源固連于測頭錐形體末端，所述的PSD調整座固連于測頭末端，所述的PSD位置敏感傳感器位于PSD調整座內，所述的激光器與百分表架固連，所述的端蓋錐形套套于端蓋錐形體的錐面上，所述的端蓋彈簧座一端與端蓋螺母接觸，另一端與端蓋蝶形彈簧接觸，所述的端蓋彈簧座套于端蓋錐形體的圓柱部分，所述的端蓋蝶形彈簧的兩端分別與端蓋錐形套、端蓋彈簧座接觸，所述的信號轉換器分別與PSD位置敏感傳感器及信號發射器相連，所述的支承塊的兩部分外形相同并設置有旋向相反的螺紋孔，所述的豎直位置調節螺栓通過螺紋孔連接兩支承塊，所述的底座螺母與底座接觸，所述的水平位置調節螺栓通過底座螺母與底座連接，所述的水平位置調節螺栓末端與支承塊底部接觸，所述的底座設置有滑槽，所述的支承塊位于底座的滑槽內。
[0012]所述的數據處理器設置有顯示屏，所述的PSD調整座側壁上均布有4個調零螺釘。
[0013]所述的端蓋錐形體及端蓋內套分別設置有沿各自軸心方向的通孔，所述的端蓋錐形體上設置有內窺孔，內窺孔用于觀察內部情況。所述的端蓋內套外部設置有凹槽，所述的端蓋內套套于調光端蓋的通孔內。
[0014]所述的測頭錐形套由形狀相同的三個等分體組成，測頭錐形套內表面與測頭錐形體錐面貼合；所述的端蓋錐形套由形狀相同的三個等分體組成，端蓋錐形套內表面與端蓋錐形體錐面貼合。
[0015]所述的測頭錐形套外部沿圓周設置有凹槽，凹槽內套有彈性體；所述的端蓋錐形套外部沿圓周設置有凹槽，上述兩個凹槽內套有彈性體，所述的彈性體的作用為將分散獨立的測頭錐形套三個等分體及端蓋錐形套三個等分體保持為一個整體并具有沿深孔徑向的收縮性及舒張性。
[0016]所述的激光器在工作時位于深孔零件外部并與其相對靜止，所述的測頭及PSD位置敏感傳感器工作時位于深孔零件孔內并與其產生相對移動。
[0017]所述的測頭蝶形彈簧在工作時處于壓縮狀態，所述的端蓋蝶形彈簧在工作時處于壓縮狀態。
[0018]所述的工件姿態調整架的調整原理為:
[0019]工件豎直位置的調節:解鎖水平位置調節螺栓，調整豎直位置調節螺栓，兩個支承塊發生相對位置的變化，當兩個支承塊相對距離變大時，工件位置沿豎直方向下降，當兩個支承塊相對距離變小時，工件位置沿豎直方向上升。
[0020]工件水平位置的調節:調整兩個水平位置調節螺栓，支承塊在底座的滑槽內發生位置的變化，帶動工件發生位置的變化。
[0021]一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置的調光目的:使入射激光接近深孔零件的軸線。
[0022]一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置的調光原理:
[0023]第一步，入射激光的粗調，分別在工件深孔內部的兩端各放置一個調光端蓋，調整工件姿態調整架至激光通過兩個調光端蓋的通孔；
[0024]第二步，入射激光的精調，在兩個調光端蓋的通孔內各放置一個端蓋內套，調整工件姿態調整架至激光通過兩個端蓋內套的通孔。
[0025]一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置的檢測步驟為:
[0026]第一步，在深孔零件的兩端放入兩個調光端蓋，調整百分表架至激光同時穿過端蓋錐形體上的通孔，將兩個端蓋內套套于兩端的調光端蓋的通孔內，調整水平位置調節螺栓及豎直位置調節螺栓至激光同時穿過端蓋內套上的通孔，移去調光端蓋和端蓋內套，將測頭置于待測孔內，調節PSD調整座至光斑落在PSD位置敏感傳感器上；
[0027]第二步，當測頭位于深孔始端時，啟動自定心牽引機器人及數據處理部分，激光器的光斑落在PSD位置敏感傳感器上，信號轉換器、數據存儲器通電，當測頭位于深孔末端時，關閉自定心牽引機器人；
[0028]第三步，拆下數據存儲器，將數據存儲器與數據處理器相連。
[0029]本發明利用采集的坐標點信息，擬合出深孔直線度的空間曲線，根據該曲線的直線度信息評定深孔直線度。
[0030]本發明與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0031]本發明通過PSD位置敏感傳感器上光斑的變化和裝置沿被檢測零件軸向位移變化，得到離散樣點的空間坐標，經由計算機系統處理，擬合出一條空間曲線，進而求出孔軸線直線度誤差值；利用存儲式結構，減少了連接線，避免了無線檢測方案信號不穩定的弊端，使整個產品集成化；采用調節工件姿態調光原理，可操作性強，調光端蓋與端蓋內套的設置提高了裝置的可操作性，裝置采用激光固定，PSD移動的檢測方式，降低了方法誤差，有效提聞了裝置的檢測精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是本裝置結構示意圖
[0033]圖2是本裝置測頭結構示意圖
[0034]圖3是本裝置調光端蓋結構示意圖
[0035]圖4是本裝置PSD調整座結構示意圖
[0036]圖5是本裝置端蓋內套結構示意圖
[0037]圖6是本裝置工件姿態調整架結構示意圖
[0038]圖7是本裝置自定心牽引機器人結構示意圖
[0039]圖8是本裝置底座俯視結構示意圖
[0040]圖9是本裝置測頭錐形體與測頭錐形套結構示意圖
[0041]圖10是本裝置端蓋錐形體與端蓋錐形套結構示意圖
[0042]圖中:1-工件姿態調整架，2-數據處理器，3-百分表架，4-激光器，5-調光端蓋，6-工件，7-PSD位置敏感傳感器，8-測頭，9-牽引線，10-自定心牽引機器人，11_測頭電源，12-測頭錐形體，13-測頭錐形套，14-測頭蝶形彈簧，15-測頭彈簧座，16-測頭螺母，17-信號轉換器，18-數據存儲器，19-內窺孔，20-端蓋錐形體，21-端蓋錐形套，22-端蓋蝶形彈黃,23-端蓋彈黃座，24-端蓋螺母，25-PSD調整座，26-端蓋內套，27-水平位置調節螺檢，28-支承塊，29-豎直位置調節螺栓，30-底座，31-底座螺母，32-滑輪，33-滑輪支撐架，34-自定心彈簧，35-圓錐體，36-傳動件，37-動力件，38-自定心牽引機器人電源，39-掛鉤。
【具體實施方式】
[0043]結合附圖對本發明的實施方式作進一步描述，本實施方式是用來說明本發明的，而不是對本發明做任何限制。
[0044]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示，本發明包括:工件姿態調整架I，數據處理器2，百分表架3，激光器4，調光端蓋5，工件6，PSD位置敏感傳感器7，測頭8，牽引線9，自定心牽引機器人10，測頭電源11，測頭錐形體12，測頭錐形套13，測頭蝶形彈簧14，測頭彈簧座15，測頭螺母16，信號轉換器17，數據存儲器18，內窺孔19，端蓋錐形體20，端蓋錐形套21，端蓋蝶形彈簧22，端蓋彈簧座23，端蓋螺母24，PSD調整座25，端蓋內套26，水平位置調節螺栓27，支承塊28，豎直位置調節螺栓29，底座30，底座螺母31，滑輪32，滑輪支撐架33，自定心彈簧34，圓錐體35，傳動件36，動力件37，自定心牽引機器人電源38，掛鉤39。
[0045]所述的滑輪32的材料為塑料。
[0046]所述的數據處理器2的顯示屏可以用計算機顯示器代替。
【權利要求】
1.一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，其特征在于包括牽引部分，檢測部分及數據處理部分； 所述的牽引部分主要包括牽引線(9)、自定心牽引機器人(10)，所述的自定心牽引機器人(10)包括滑輪(32)，滑輪支撐架(33)，自定心彈簧(34)，圓錐體(35)，傳動件(36)，動力件(37)，自定心牽引機器人電源(38)，掛鉤(39)，所述的檢測部分主要包括工件姿態調整架(I)、百分表架(3)、激光器(4)、調光端蓋(5)、PSD位置敏感傳感器(7)、測頭(8)、PSD調整座(25)及端蓋內套(26)，所述的測頭(8)包括測頭電源(11)、測頭錐形體(12)、測頭錐形套(13)、測頭蝶形彈簧(14)、測頭彈簧座(15)、測頭螺母(16)、信號轉換器(17)及數據存儲器(18)，所述的調光端蓋(5)包括端蓋錐形體(20)、端蓋錐形套(21)、端蓋蝶形彈簧(22)、端蓋彈簧座(23)及端蓋螺母(24)，所述的工件姿態調整架(I)包括水平位置調節螺栓(27)，支承塊(28)，豎直位置調節螺栓(29)，底座(30)及底座螺母(31)，所述的數據處理部分主要包括數據處理器(2); 所述的滑輪(32)與滑輪支撐架(33)連接，所述的滑輪支撐架(33)與圓錐體(35)接觸，所述的滑輪支撐架(33) —端與自定心彈簧(34)固連，所述的動力件(37)與自定心牽引機器人電源(38)相連，所述的動力件(37)與傳動件(36)相連，所述的傳動件(36)與滑輪(32)連接，所述的掛鉤(39)通過牽引線(9)與測頭(8)連接，所述的測頭錐形套(13)套于測頭錐形體(12)的錐面上，所述的測頭彈簧座(15) —端與測頭螺母(16)接觸，另一端與測頭蝶形彈簧(14)接觸，所述的測頭彈簧座(15)套于測頭錐形體(12)的圓柱部分，所述的測頭蝶形彈簧(14)的兩端分別與測頭錐形套(13)、測頭彈簧座(15)接觸，所述的信號轉換器(17)、數據存儲器(18)、測頭電源(11)固連于測頭錐形體(12)末端，所述的PSD調整座(25)固連于測頭⑶末端，所述的PSD位置敏感傳感器(7)位于PSD調整座(25)內，所述的激光器(4)與百分表架(3)固連，所述的端蓋錐形套(21)套于端蓋錐形體(20)的錐面上，所述的端蓋彈簧座(23) —端與端蓋螺母(24)接觸，另一端與端蓋蝶形彈簧(22)接觸，所述的端蓋彈簧座(23)套于端蓋錐形體(20)的圓柱部分，所述的端蓋蝶形彈簧(22)的兩端分別與端蓋錐形套(21)、端蓋彈簧座(23)接觸，所述的信號轉換器(17)分別與PSD位置敏感傳感器(7)及數據存儲器(18)相連，所述的支承塊(28)的兩部分外形相同并設置有旋向相反的螺紋孔，所述的豎直位置調節螺栓(29)通過螺紋孔連接兩支承塊(28)，所述的底座螺母(31)與底座(30)接觸，所述的水平位置調節螺栓(27)通過底座螺母(31)與底座(30)連接，所述的水平位置調節螺栓(27)末端與支承塊(28)底部接觸，所述的底座(30)設置有滑槽，所述的支承塊(28)位于底座(30)的滑槽內。
2.根據權利要求1所述的一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，其特征在于所述的數據處理器(2)設置有顯示屏，所述的PSD調整座(25)側壁上均布有4個調零螺釘。
3.根據權利要求1所述的一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，其特征在于所述的端蓋錐形體(20)及端蓋內套(26)分別設置有沿各自軸心方向的通孔，所述的端蓋錐形體(20)上設置有內窺孔(19)，所述的端蓋內套(26)外部設置有凹槽，所述的端蓋內套(26)套于調光端蓋(5)的通孔內。
4.根據權利要求1所述的一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，其特征在于所述的測頭錐形套(13)由形狀相同的三個等分體組成，測頭錐形套(13)內表面與測頭錐形體(12)錐面貼合；所述的端蓋錐形套(21)由形狀相同的三個等分體組成，端蓋錐形套(21)內表面與端蓋錐形體(20)錐面貼合。
5.根據權利要求1所述的一種單激光單PSD儲存式深孔直線度檢測裝置，其特征在于所述的測頭錐形套(13)外部沿圓周設置有凹槽，凹槽內套有彈性體；所述的端蓋錐形套(21)外部沿圓周設置有凹槽，上述兩個凹槽內套有彈性體。
【文檔編號】G01B11/27GK104165604SQ201410367905
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】于大國, 劉云龍, 張尚雄, 劉曉偉, 李少敏, 王耀利, 王紅博, 石瑤瑤 申請人:中北大學