專(zhuān)利名稱(chēng):用于測(cè)定工件形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定工件形狀的方法。
背景技術(shù):
特別在一臺(tái)磨床上加工曲軸的連桿軸頸時(shí),在加工過(guò)程期間需要連續(xù)測(cè)量是否達(dá) 到所期望的尺寸,由此可以結(jié)束加工過(guò)程,或者為達(dá)到所期望的尺寸,是否需要繼續(xù)加工過(guò) 程。在此,在一種加工過(guò)程中的測(cè)量方法范圍內(nèi),例如使用一個(gè)測(cè)量棱柱體,其側(cè)邊或切削 刃經(jīng)由一種適當(dāng)?shù)臋C(jī)械構(gòu)造與待測(cè)量的連桿軸頸保持接觸。經(jīng)由一個(gè)設(shè)置在測(cè)量棱柱體上 的可線性偏轉(zhuǎn)的測(cè)量頭接收表示連桿軸頸形狀的測(cè)量值。這些測(cè)量值的接收以已知方法實(shí) 施,而連桿軸頸則繞一條旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)動(dòng),該旋轉(zhuǎn)軸線平行于軸頸軸線和所使用的 砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線。由于連桿軸頸軌道轉(zhuǎn)動(dòng),在其軌道轉(zhuǎn)動(dòng)期間,測(cè)量棱柱體連同測(cè)量頭一起 與連桿軸頸保持接合,測(cè)量棱柱體繼而測(cè)量頭進(jìn)行相對(duì)于連桿軸頸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在連桿軸 頸轉(zhuǎn)動(dòng)完整一轉(zhuǎn)360°期間如果接收一定數(shù)量的測(cè)量值,那么由于連桿軸頸相對(duì)于測(cè)量頭 的相對(duì)運(yùn)動(dòng),這些測(cè)量值沿連桿軸頸的周?chē)鷽](méi)有分配給等距點(diǎn)。為避免根據(jù)測(cè)量值測(cè)定的工件形狀由此造成的扭曲,在評(píng)估時(shí)需要考慮測(cè)量頭相 對(duì)于連桿軸頸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由EP 1 263 547B1已知一種用于測(cè)定工件形狀的方法,在該方法中,按以先前提 及的方式和方法借助一個(gè)測(cè)量頭接收并存儲(chǔ)表示工件形狀的測(cè)量值,其中按照EP 1 263 547B1所描述的方法,工件是一個(gè)曲軸的連桿軸頸。在已知的方法中,檢測(cè)測(cè)量頭相對(duì)于連 桿軸頸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),并對(duì)借助測(cè)量頭接收的測(cè)量值進(jìn)行預(yù)處理,以補(bǔ)償相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了由借 助包括測(cè)量棱柱體和測(cè)量頭的測(cè)量裝置檢測(cè)的測(cè)量值計(jì)算出工件形狀,由EP 1 263 547B1 還有US 5 077 908和EP 0 068 082A2以及文獻(xiàn)“用于確定活塞銷(xiāo)上圓度的自動(dòng)化三點(diǎn)測(cè)
量”(研究工作報(bào)告,J5rge Seewig,漢諾威大學(xué),專(zhuān)業(yè)范圍,電子技術(shù),1992年12月)已
知對(duì)預(yù)處理的測(cè)量值進(jìn)行傅里葉分析(和諧分析)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于,提供一種替代上述方法的用于測(cè)定工件形狀的方法。該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1中所述的發(fā)明解決。關(guān)于借助一個(gè)包括一個(gè)測(cè)量棱柱體和一個(gè)測(cè)量頭的測(cè)量裝置測(cè)定軸頸的特別是 曲軸連桿軸頸的形狀,本發(fā)明由這樣的構(gòu)思解決,即在應(yīng)用傅里葉分析(和諧分析)情況 下,由測(cè)量值測(cè)定工件形狀。而本發(fā)明的構(gòu)思更在于,借助一種迭代法,由測(cè)量值測(cè)定工件 形狀。按照本發(fā)明,測(cè)定工件形狀也理解為測(cè)定形狀偏差。關(guān)于曲軸的連桿軸頸,可以考 慮把按照本發(fā)明方法例如用于測(cè)量或測(cè)定連桿軸頸和/或其直徑的圓度偏差。若在磨削過(guò)程期間要借助按照本發(fā)明的方法例如測(cè)定曲軸的一個(gè)連桿軸頸的形 狀,也就是以一種加工過(guò)程中的測(cè)量方法,那么首先借助一個(gè)測(cè)量頭檢測(cè)表示工件形狀的
3取決于連桿軸頸角位的測(cè)量值。這里按照本發(fā)明至少使用一個(gè)測(cè)量頭。然而,按照本發(fā)明 也可使用一個(gè)以上的測(cè)量頭。緊接著,在按照本發(fā)明的迭代法范圍內(nèi),確定表示工件形狀的近似值。緊接著,由 近似值計(jì)算出模型化測(cè)量值,同時(shí)考慮測(cè)量裝置特別是測(cè)量棱柱體的幾何形狀和其角位。 然后,將借助測(cè)量頭檢測(cè)的測(cè)量值與模型化測(cè)量值進(jìn)行比較,并且計(jì)算出差值。然后,由這 些差值計(jì)算出新的近似值,以便最佳化近似。只要重復(fù)先前描述的步驟直到達(dá)到中斷條件為止。例如且特別是該中斷條件可能 是在特別是差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差和一個(gè)極限值之間的預(yù)先規(guī)定的最大差額。這些在達(dá)到中斷條件時(shí)有效的近似值在按照本發(fā)明方法的范圍內(nèi)最后作為工件 形狀被存儲(chǔ)起來(lái),在一個(gè)具有理想圓形橫斷面的連桿軸頸情況下,優(yōu)選地在極坐標(biāo)中。因此,按照本發(fā)明的方法能夠根據(jù)借助測(cè)量頭檢測(cè)的測(cè)量值重復(fù)地測(cè)定工件形 狀,其中既不需要為修正測(cè)量頭相對(duì)于工件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)測(cè)量值進(jìn)行預(yù)處理,也不需要 進(jìn)行傅里葉分析。按照本發(fā)明方法的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)在于,可以快速地實(shí)施并且可以高精度和高再 現(xiàn)性地測(cè)定工件形狀。根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用情況,通過(guò)適當(dāng)選擇中斷條件,可在很大范圍內(nèi)選擇 精度。原則上,按照本發(fā)明的方法可以用于在加工過(guò)程之外測(cè)量工件形狀。然而,特別好 的是,按照本發(fā)明的方法適于用作加工過(guò)程中的測(cè)量方法。此外,本發(fā)明的一種有利的進(jìn)一 步構(gòu)成設(shè)定,在加工過(guò)程期間,特別是在磨削過(guò)程期間,測(cè)定工件形狀。原則上,按照本發(fā)明的方法適于測(cè)定任意工件的形狀或形狀偏差。本發(fā)明的特別 有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定,測(cè)定一個(gè)軸頸的特別一個(gè)曲軸的連桿軸頸的形狀,其中,該軸頸在 測(cè)量過(guò)程期間可繞一條與頸軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)動(dòng),如一種不同的進(jìn)一步構(gòu)成 設(shè)定的那樣。特別是在要測(cè)定一個(gè)軸頸的特別是一個(gè)連桿軸頸的形狀時(shí),有利的是,使用一個(gè) 測(cè)量棱柱體,在該測(cè)量棱柱體上設(shè)置所述測(cè)量頭。按照本發(fā)明,一個(gè)測(cè)量棱柱體理解為一個(gè) 裝置,它沿一個(gè)軸頸的圓周貼靠在兩個(gè)位置上,其中,測(cè)量頭以遠(yuǎn)離測(cè)量棱柱體貼靠該軸頸 的各位置的方式接觸該軸頸。特別是測(cè)量棱柱體的橫斷面可構(gòu)成為V形的或至少區(qū)段地構(gòu) 成為V形的。在使用一個(gè)測(cè)量棱柱體時(shí),有利的是,使用一個(gè)可線性偏轉(zhuǎn)的測(cè)量頭,如本發(fā)明的 一種不同的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定的那樣。按照本發(fā)明,使用一個(gè)唯一的測(cè)量頭就足夠了。然而, 按照本發(fā)明,亦可使用兩個(gè)或多個(gè)測(cè)量頭。在測(cè)定一個(gè)軸頸的形狀時(shí),合乎目的的是,在按照本發(fā)明方法的步驟a)中,檢測(cè) 取決于軸頸角位的測(cè)量值,如本發(fā)明的一種不同的有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定的那樣。為了可以特別簡(jiǎn)單易行地同時(shí)又特別精確地實(shí)施按照本發(fā)明的方法,一種不同的 有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定,步驟d)包括下列分步驟dl)由差值計(jì)算出修正值;d2)根據(jù)修正值修正近似值。在上述實(shí)施形式中,根據(jù)修正值可以以任意的適當(dāng)?shù)姆绞叫拚浦?。為使待?shí) 施的計(jì)算操作特別簡(jiǎn)便和快速,就此,一種有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定,在步驟d2)中,將修正值加到近似值上。為改善或確保按照本發(fā)明方法的相互一致性,本發(fā)明的一種不同的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè) 定,在將修正值加到近似值上時(shí),考慮一個(gè)衰減因數(shù)。按照本發(fā)明,根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用情況,特別是根據(jù)期望的精度,可在很大范圍內(nèi)選擇 中斷條件。就此,本發(fā)明的一種有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定,在步驟f)中,考慮將一個(gè)用于至少 一個(gè)差值的極限值作為中斷條件。為了避免在測(cè)量值情況不良時(shí)按照本發(fā)明的方法中斷, 在達(dá)到期望的精度之前,上述實(shí)施形式的一種有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定,將差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 與一個(gè)極限值進(jìn)行比較。
下面借助附圖就一個(gè)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。在此所有被描述的、圖中所示 的和在專(zhuān)利權(quán)利要求中所要求保護(hù)的特征本身以及以任意相互的組合都構(gòu)成本發(fā)明的主 題,而不取決于其在專(zhuān)利權(quán)利要求中的概述和其引用關(guān)系以及不取決于其文字描述或在圖 中所示的描述其中圖1測(cè)量裝置的示意側(cè)視圖,用于實(shí)施按照本發(fā)明的測(cè)量方法的一個(gè)實(shí)施例;圖2用于表示按照本發(fā)明的方法的基本流程的簡(jiǎn)圖;和圖3測(cè)量裝置的一幅放大視圖,包括一個(gè)測(cè)量棱柱體和一個(gè)測(cè)量頭,與待加工的 工件相組合。
具體實(shí)施例方式在圖1中強(qiáng)烈示意地和示例性地示出了用于實(shí)施按照本發(fā)明方法的設(shè)備2的一個(gè) 實(shí)施例。在借助一個(gè)在圖1中僅示意示出的磨床8的砂輪6進(jìn)行加工期間,設(shè)備2用于加 工過(guò)程中測(cè)量連桿軸頸4的形狀或輪廓。設(shè)備2具有一個(gè)測(cè)量裝置10,該測(cè)量裝置在本實(shí) 施例中具有一個(gè)測(cè)量棱柱體12。測(cè)量棱柱體12具有兩個(gè)側(cè)邊14、16,這些側(cè)邊在測(cè)量過(guò)程 期間與連桿軸頸4處于接合狀態(tài),而該連桿軸頸則進(jìn)行一種軌道轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使測(cè)量棱柱體 12在連桿軸頸4的軌道轉(zhuǎn)動(dòng)期間與該連桿軸頸保持接合,設(shè)備2具有一個(gè)在圖1中僅示意 表示的傳動(dòng)桿18。測(cè)量裝置10還具有一個(gè)測(cè)量頭20,它在本實(shí)施例中涉及一種可以線性 偏轉(zhuǎn)的測(cè)量頭。如在加工連桿軸頸4期間借助測(cè)量裝置10接收測(cè)量值那樣的方式和方法例如通 過(guò)TO-A-9712724和EP-A-1263547對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員一般是已知的,因此這里不再詳細(xì)說(shuō)明。圖2示意簡(jiǎn)化說(shuō)明了按照本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的流程。在測(cè)量或測(cè)定一個(gè)在本實(shí)施例中通過(guò)一個(gè)曲軸的連桿軸頸形成的工件的輪廓時(shí), 在相應(yīng)的角位α,借助測(cè)量棱柱體產(chǎn)生一個(gè)數(shù)組R[n]。各點(diǎn)的分布隨著在數(shù)組中的下標(biāo)η 通過(guò)測(cè)量棱柱體相對(duì)于角α的坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)φ而偏移。這種偏移通過(guò)測(cè)量設(shè) 備的機(jī)械構(gòu)造給出并且可以描述為角α的函數(shù)。因此,在角α和下標(biāo)η之間的關(guān)系通過(guò) 函數(shù)F來(lái)考慮。由一個(gè)數(shù)組Ρ[α]數(shù)學(xué)計(jì)算出一個(gè)數(shù)組Μ[η]。在此應(yīng)用相同的傳輸函數(shù)F,如在通過(guò)測(cè)量接收原始數(shù)據(jù)R[n]時(shí)那樣。通過(guò)連續(xù)迭代改變數(shù)組Ρ[ α],直至數(shù)組M [η]中的圖 形與數(shù)組R[n]盡可能相同為止。在此數(shù)組D[n]形成一個(gè)在當(dāng)前數(shù)組M[n]與R[η]中的原 始數(shù)據(jù)之間的一個(gè)差數(shù)組。數(shù)組Κ[η]通過(guò)一個(gè)根據(jù)相應(yīng)要求所選擇的修正策略由差數(shù)組Κ[η]產(chǎn)生。該圖形 如此最佳化,以至一方面達(dá)到快速相互一致,而另一方面到達(dá)閉合的調(diào)節(jié)環(huán)路的一種穩(wěn)定 狀態(tài)。在每個(gè)迭代步驟中,總是將修正數(shù)組K [η]加到數(shù)組Ρ[α]上。在足夠多的迭代步驟 之后,數(shù)組Ρ[α ]與工件的極坐標(biāo)在足夠程度上一致,以便能夠判斷工件的形狀或輪廓。下面對(duì)按照本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明,其中使用下列名詞術(shù) 語(yǔ)β棱柱體的頂角Y1, Y2在棱柱體側(cè)邊上的接觸點(diǎn)關(guān)于通過(guò)測(cè)量傳感器的測(cè)量值探測(cè)地點(diǎn)的角α工件的角位R(a)測(cè)量的工件的極坐標(biāo)ρ在棱柱體頂點(diǎn)的測(cè)量傳感器的測(cè)量頭偏轉(zhuǎn)φ棱柱體的角位ρ ‘ (α)在轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)期間在棱柱體頂點(diǎn)的測(cè)量頭的測(cè)量值變化(“測(cè)量頭原始值”)<Ρ(α)在工件轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)期間棱柱體的角位的變化,例如士 10°r(a)用于測(cè)量的工件形狀的極坐標(biāo)的近似值ρ (a)用于測(cè)量值變化的模型計(jì)算5(。)在0(。)和0'⑷之間的差值ε(α)修正值Ic1衰減系數(shù)圖3示出與連桿軸頸4結(jié)合的測(cè)量裝置10的放大圖,其中,為清楚起見(jiàn),以上涉及 的參數(shù)中的幾個(gè)已記錄到圖中。在測(cè)量連桿軸頸的形狀或輪廓時(shí),按照本發(fā)明的方法的有關(guān)實(shí)施例詳細(xì)實(shí)施如 下在按照本發(fā)明的方法的步驟a)中,在連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)期間,檢測(cè)在棱柱 體頂點(diǎn)的測(cè)量頭的測(cè)量值的變化(測(cè)量頭原始值ρ (α))和角位φ(α)的變化。作為備選方 案,也可用幾何手段由測(cè)量裝置的幾何形狀計(jì)算出角位φ(α)。在按照本發(fā)明的方法的步驟b)中,確定極坐標(biāo)中表示工件形狀的近似值,例如通 過(guò)預(yù)先規(guī)定一個(gè)圓度r(a) = 0緊接著,在按照本發(fā)明的方法的步驟c)中,借助近似值計(jì)算出各模型化測(cè)量值。 在此可以根據(jù)相應(yīng)的要求采用不同復(fù)雜程度的模型。在本實(shí)施例中,使用一個(gè)在角Y1和Y2 中間具有測(cè)量裝置與連桿軸頸三點(diǎn)接觸的模型
權(quán)利要求
用于測(cè)定工件形狀的方法,具有下列步驟a)借助一個(gè)測(cè)量頭檢測(cè)并存儲(chǔ)表示工件形狀的測(cè)量值;b)確定表示工件形狀的近似值;c)根據(jù)近似值計(jì)算出模型化測(cè)量值;d)將借助測(cè)量頭檢測(cè)的測(cè)量值與模型化測(cè)量值進(jìn)行比較,并且計(jì)算出差值;e)由這些差值計(jì)算出新的近似值,以便最佳化地接近工件形狀;f)重復(fù)步驟c)至e)直到達(dá)到中斷條件為止;g)將這些在達(dá)到中斷條件時(shí)有效的近似值作為工件形狀被存儲(chǔ)起來(lái)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,在加工過(guò)程期間,特別是在磨削過(guò)程期 間,測(cè)定工件形狀。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,測(cè)定一個(gè)軸頸的特別是一個(gè)曲軸的連 桿軸頸的形狀。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,該軸頸在測(cè)量過(guò)程期間繞一條與軸頸軸 線平行的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,使用一個(gè)測(cè)量棱柱體,在該測(cè)量棱 柱體上設(shè)置所述測(cè)量頭。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,使用一個(gè)可線性偏轉(zhuǎn)的測(cè)量頭。
7.按照權(quán)利要求3至6之一所述的方法,其特征在于,在步驟a)中,檢測(cè)取決于軸頸的 角位的測(cè)量值。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,步驟d)包括下列分步驟dl)由差值計(jì)算出修正值;d2)根據(jù)修正值修正近似值。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,在步驟d2)中,將修正值加到近似值上。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,在將修正值加到近似值上時(shí),考慮一個(gè) 衰減因數(shù)。
11.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,在步驟f)中,考慮將一個(gè)用于至 少一個(gè)差值的極限值作為中斷條件。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于,將差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與一個(gè)極限值進(jìn)行 比較。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量工件形狀的方法,其中,按照本發(fā)明的方法借助一個(gè)測(cè)量頭檢測(cè)表示工件形狀的測(cè)量值。根據(jù)這些測(cè)量值,以一種迭代方法測(cè)定工件形狀。
文檔編號(hào)B24B49/04GK101947750SQ20101022515
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者H·韋格曼 申請(qǐng)人:霍梅爾-埃塔米克有限公司