專利名稱：軸承直徑與滾道半徑測量的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 軸承直徑與滾道半徑測量的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
滾動軸承的體積大，對產(chǎn)品的要求精度高，目前采用喬尺的測量方式，由于人工測量的誤差大，且方法的不準(zhǔn)確性，只能大致的測量出軸承的直徑。目前急需設(shè)計一個精密的測量儀器，對軸承內(nèi)圈外圈進(jìn)行真實(shí)測試和采集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種軸承直徑與滾道半徑測量的裝置及其方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
軸承直徑與滾道半徑測量的裝置，特點(diǎn)包括機(jī)架、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和工作臺，機(jī)架的底部安裝有移動輪，在機(jī)架的下方布置有支架，支架上安裝有水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上固定有工作臺，機(jī)架上沿縱向布置有左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)和右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)相平行，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左內(nèi)位移傳感器，右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右內(nèi)位移傳感器，左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器位于工作臺之上，左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)。進(jìn)一步地，上述的軸承直徑與滾道半徑測量的裝置，所述左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器均為二維線激光位移傳感器。本發(fā)明軸承直徑與滾道半徑測量的方法，左外位移傳感器與右外位移傳感器為一對，左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器為一對，左外位移傳感器與右外位移傳感器檢測軸承外圈，左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器檢測軸承內(nèi)圈，通過傳感器測量出被測物體截面上的每一個點(diǎn)的坐標(biāo)，坐標(biāo)的基準(zhǔn)是以傳感器自身的位置為基準(zhǔn)，根據(jù)截面輪廓曲線中各個點(diǎn)的坐標(biāo)得到測量的滾道擬合的圓心的坐標(biāo)；
如果左外位移傳感器與右外位移傳感器之間的距離為LI，測量得到圓心的坐標(biāo)(xl, yl), (x2, y2)
則整個軸承的直徑為Ll-yl_y2
如果左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器之間的距離為L2，測量得到的圓心的坐標(biāo)(x3,y3) (x4, y4)
則整個軸承的直徑為L2+yl+y2 具體包括以下步驟
(I)檢測時左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向沿縱向Y軸移動一小段距離，使傳感器的光帶在移動過程中經(jīng)過軸承的圓心，左外位移傳感器采集軸承左側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，左內(nèi)位移傳感器采集軸承左側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右外位移傳感器采集軸承右側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右內(nèi)位移傳感器采集軸承右側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將采集的軸承輪廓數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)保存；
(2)左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向沿縱向Y軸移動結(jié)束之后，數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)對所采集的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)；
(3)根據(jù)得到的經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)，進(jìn)行圓擬合，得到圓心相對于傳感器(內(nèi)圈是兩邊的傳感器，外圈是里面的兩個傳感器)的坐標(biāo)位置以及軸承滾道的半徑；
(4)利用每對傳感器的之間的距離和滾道擬合出來的兩個圓的圓心相對于各自傳感器的距離，計算出兩個圓心之間的距離，也是整個軸承的直徑；· (5)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述步驟(I) (4)得到滾道半徑R，整個軸承直徑D ；
(6)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)a度，重復(fù)上述步驟(I) (4)，
轉(zhuǎn)動 N=—次,得到A、％、％......Jh Jh......;
(7)最后求出滾道半徑和軸承直徑宇。更進(jìn)一步地，上述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，步驟(2)，輪廓數(shù)據(jù)分析的
方法是針對每組輪廓曲線找到構(gòu)成此曲線所有坐標(biāo)中Y軸方向的最小值吟，將每組的Me
都存在一個數(shù)組H中，對數(shù)組H進(jìn)行計算，軸承外圈測量時找出最小值，軸承內(nèi)圈測量時找出最大值，從而找出經(jīng)過圓心的那組輪廓數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步地，上述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，步驟(3)，圓擬合的方法為
①在滾道輪廓中任取三個點(diǎn)，組成一個三角·形，然后得到這個三角形的外接圓，進(jìn)而求出外接圓的圓心坐標(biāo)(4，K)以及圓心到三個點(diǎn)的距離A，即滾道半徑；
②步驟①重復(fù)m次，得到外接圓的圓心坐標(biāo)4, ……ZotF1，Y2，Y3……
以及滾道半徑A, A, D3…… ;
③最后求出圓心坐標(biāo)(f，t)和滾道半徑t。再進(jìn)一步地，上述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，步驟(3)，圓擬合的方法為
①先計算出滾道輪廓坐標(biāo)中X與Y坐標(biāo)的平均值，以平均值的X，Y作為圓心的坐標(biāo)，然后計算所有輪廓的坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值A(chǔ)R ；②移動前次得到的圓心坐標(biāo)在坐標(biāo)系中沿Y軸的正方向以O(shè).OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值
比大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿Y軸的負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值;
當(dāng)比小時，此時的圓心坐標(biāo)沿Y軸負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位繼續(xù)移動得到新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值;當(dāng)_:， 2比小時，則繼續(xù)沿Y軸負(fù)方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為(廣A;
比^巧小時，則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后得到新的方差值,當(dāng)比小時，則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到Δ￡^比大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為，F(xiàn)'').
③移動步驟②中的圓心坐標(biāo)在坐標(biāo)系中沿X軸的正方向以O(shè).OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值&乓‘1 ；
&Ei，i比^巧^大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿X軸的負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位進(jìn)行移動得
到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值；
當(dāng)Δ￡+1比小時，此時的圓心坐標(biāo)沿X軸負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位繼續(xù)移動得到
新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值碼< ;當(dāng)碼< 比Al1小時，則繼續(xù)沿X軸負(fù)方向移動，然
后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)；&Ε·^1比^乓小時，則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后得到新的方差值ΔΕμ ,當(dāng)比ASt1小時，則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到
嗎:ζ比大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在
本發(fā)明裝置對軸承內(nèi)圈外圈進(jìn)行輪廓采集，并對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的分析與處理，最后在計算機(jī)中上對取得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到最后精準(zhǔn)的軸承的滾道半徑以及整個軸承的直徑。二維線激光位移傳感器對軸承表面的輪廓進(jìn)行坐標(biāo)采集，傳感器采集的所有輪廓數(shù)據(jù)保存在計算機(jī)，數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)對保存的 數(shù)據(jù)進(jìn)行查找，找出傳感器經(jīng)過與圓心時采集的那組滾道輪廓數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行圓擬合得到圓心相對于傳感器的距離及滾道半徑。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明
圖I:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種軸承直徑與滾道半徑測量的裝置及其方法，對軸承內(nèi)圈外圈進(jìn)行真實(shí)測試和采集，并對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的分析與處理，最后在計算機(jī)中上對取得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到最后精準(zhǔn)的軸承的內(nèi)道半徑以及整個軸承的半徑。如圖I所示，軸承直徑與滾道半徑測量的裝置，包括機(jī)架I、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3和工作臺4，機(jī)架I的底部安裝有移動輪，在機(jī)架I的下方布置有支架2，支架2上安裝有水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3上固定有工作臺4，機(jī)架I上沿縱向布置有左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)9和右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)10，伺服電機(jī)驅(qū)動左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)9和右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)10在水平面上沿Y軸進(jìn)行移動，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)9與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)10相平行,左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)9上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左外位移傳感器5和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左內(nèi)位移傳感器6，右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)10上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右外位移傳感器7和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右內(nèi)位移傳感器8，左外位移傳感器5、左內(nèi)位移傳感器6、右外位移傳感器7和右內(nèi)位移傳感器8位于工作臺4之上,左外位移傳感器5、左內(nèi)位移傳感器6、右外位移傳感器7和右內(nèi)位移傳感器8通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)；左外位移傳感器5、左內(nèi)位移傳感器6、右外位移傳感器7和右內(nèi)位移傳感器8均為二維線激光位移傳感器。上述裝置進(jìn)行軸承直徑與滾道半徑測量時，左外位移傳感器5與右外位移傳感器7為一對,左內(nèi)位移傳感器6與右內(nèi)位移傳感器8為一對,左外位移傳感器5與右外位移傳感器7檢測軸承11的外圈，左內(nèi)位移傳感器6與右內(nèi)位移傳感器8檢測軸承11的內(nèi)圈，通過傳感器測量出被測物體截面上的每一個點(diǎn)的坐標(biāo)，坐標(biāo)的基準(zhǔn)是以傳感器自身的位置為基準(zhǔn)，根據(jù)截面輪廓曲線中各個點(diǎn)的坐標(biāo)得到測量的滾道擬合的圓心的坐標(biāo)；如果左外位移傳感器5與右外位移傳感器7之間的距離為LI，測量得到圓心的坐標(biāo)(xl, yl)，(x2, y2)
則整個軸承的直徑為Ll-yl_y2 如果左內(nèi)位移傳感器6與右內(nèi)位移傳感器8之間的距離為L2，測量得到的圓心的坐標(biāo)(x3,y3) (x4, y4)
則整個軸承的直徑為L2+yl+y2 具體包括以下步驟
(1)檢測時左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)9與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)10在水平方向沿縱向Y軸移動一小段距離，使傳感器的光帶在移動過程中經(jīng)過軸承的圓心，左外位移傳感器5采集軸承左側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，左內(nèi)位移傳感器6采集軸承左側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右外位移傳感器7采集軸承右側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右內(nèi)位移傳感器8采集軸承右側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將采集的軸承輪廓數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)保存；
(2)左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向沿縱向Y軸移動結(jié)束之后，數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)對所采集的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)；輪廓數(shù)據(jù)分析的
方法是針對每組輪廓曲線找到構(gòu)成此曲線所有坐標(biāo)中Y軸方向的最小值吟，將每組的吟
都存在一個數(shù)組H中，對數(shù)組H進(jìn)行計算，軸承外圈測量時找出最小值，軸承內(nèi)圈測量時找出最大值，從而找出經(jīng)過圓心的那組輪廓數(shù)據(jù)；
(3)根據(jù)得到的經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)，進(jìn)行圓擬合，得到圓心相對于傳感器(內(nèi)圈是兩邊的傳感器，外圈是里面的兩個傳感器)的坐標(biāo)位置以及軸承滾道的半徑；其中，圓擬合的第一種方法為
①在滾道輪廓中任取三個點(diǎn)，組成一個三角形，然后得到這個三角形的外接圓，進(jìn)而求出外接圓的圓心坐標(biāo)(4，K)以及圓心到三個點(diǎn)的距離A，即滾道半徑；
②步驟①重復(fù)m次，得到外接圓的圓心坐標(biāo)A,A , ……, F2 , F3……Ym 以及滾道半徑……Dm ;
V γτη vym.
③最后求出圓心坐標(biāo)(f，￥)和滾道半徑^；
圓擬合的第二種方法為
①先計算出滾道輪廓坐標(biāo)中X與Y坐標(biāo)的平均值，以平均值的X，Y作為圓心的坐標(biāo)，然后計算所有輪廓的坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值^巧;
②移動前次得到的圓心坐標(biāo)在坐標(biāo)系中沿Y軸的正方向以O(shè).OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值
肋 i-l ;Δ￡ μ比ΔΙ)ε大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿Y軸的負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值;
當(dāng)叫社比^巧小時，此時的圓心坐標(biāo)沿Y軸負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位繼續(xù)移動得到新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值MW:;當(dāng)^^2比·:^小時，則繼續(xù)沿Y軸負(fù)方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為(r，r'); 比ΔΙ^小時，則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后得到新的方差值,當(dāng)ΔΙ^_比
小時，則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找
到Δ￡3 τ2比ΔΖ η大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為,，F(xiàn)f).
③移動步驟②中的圓心坐標(biāo)，F(xiàn)')在坐標(biāo)系中沿X軸的正方向以O(shè). OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值&乓+1 ;
h大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿X軸的負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位進(jìn)行移動得
到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值；
當(dāng)碼+1比^^3 小時，此時的圓心坐標(biāo)沿X軸負(fù)方向以O(shè). OOlmm為單位繼續(xù)移動得到
新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值叫+:;當(dāng)噸W比叫，!小時，則繼續(xù)沿X軸負(fù)方向移動，然
后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比ΔΑμ大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)；
比^小時，則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后得到新的方差值Δ^_2 ,當(dāng)Δ￡_2比小時，則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到&Ε·^2比6乓+1大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)；
(4)利用每對傳感器的之間的距離和滾道擬合出來的兩個圓的圓心相對于各自傳感器的距離，計算出兩個圓心之間的距離，也是整個軸承的直徑；
(5)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述步驟(I) (4)得到滾道半徑R，整個軸承直徑D ；
(6)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)a度，重復(fù)上述步驟(I) (4)，
g
轉(zhuǎn)動 N= 次，得到A 為為......Rn，D1、D:、D3......Dn ;
(7)最后求出滾道半徑f和軸承直徑f。
·
在移動中找到經(jīng)過圓心的測量位置；根據(jù)激光位移傳感器本身的相對位置，以及投射到軸承滾道的圖像的圖像處理算法擬合出滾道的半徑及圓心相對于傳感器的坐標(biāo)。計算出來滾道的半徑以及軸承的直徑。上述裝置對軸承內(nèi)圈外圈進(jìn)行輪廓采集，并對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的分析與處理，最后在計算機(jī)中上對取得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到最后精準(zhǔn)的軸承的滾道半徑以及整個軸承的直徑。數(shù)據(jù)采集部分是用二維線激光位移傳感器對軸承表面的輪廓進(jìn)行坐標(biāo)采集，傳感器采集的所有輪廓數(shù)據(jù)保存在計算機(jī)，數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)對保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行查找，找出傳感器經(jīng)過與圓心時采集的那組滾道輪廓數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行圓擬合得到圓心相對于傳感器的距離及滾道半徑。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.軸承直徑與滾道半徑測量的裝置，其特征在于包括機(jī)架、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和工作臺，機(jī)架的底部安裝有移動輪，在機(jī)架的下方布置有支架，支架上安裝有水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上固定有工作臺，機(jī)架上沿縱向布置有左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)和右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)相平行，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左內(nèi)位移傳感器，右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右內(nèi)位移傳感器，左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器位于工作臺之上，左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸承直徑與滾道半徑測量的裝置，其特征在于所述左外位移傳感器、左內(nèi)位移傳感器、右外位移傳感器和右內(nèi)位移傳感器均為二維線激光位移傳感器。
3.利用權(quán)利要求I所述的裝置進(jìn)行軸承直徑與滾道半徑測量的方法，其特征在于左外位移傳感器與右外位移傳感器為一對，左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器為一對，左外位移傳感器與右外位移傳感器檢測軸承外圈，左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器檢測軸承內(nèi)圈，通過傳感器測量出被測物體截面上的每一個點(diǎn)的坐標(biāo)，坐標(biāo)的基準(zhǔn)是以傳感器自身的位置為基準(zhǔn)，根據(jù)截面輪廓曲線中各個點(diǎn)的坐標(biāo)得到測量的滾道擬合的圓心的坐標(biāo)； 如果左外位移傳感器與右外位移傳感器之間的距離為LI，測量得到圓心的坐標(biāo)(xl, yl), (x2, y2) 則整個軸承的直徑為Ll-yl_y2 如果左內(nèi)位移傳感器與右內(nèi)位移傳感器之間的距離為L2，測量得到的圓心的坐標(biāo)(x3,y3) (x4, y4) 則整個軸承的直徑為L2+yl+y2 具體包括以下步驟 (1)檢測時左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向沿縱向Y軸移動一小段距離，使傳感器的光帶在移動過程中經(jīng)過軸承的圓心，左外位移傳感器采集軸承左側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，左內(nèi)位移傳感器采集軸承左側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右外位移傳感器采集軸承右側(cè)外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，右內(nèi)位移傳感器采集軸承右側(cè)內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將采集的軸承輪廓數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)保存； (2)左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向沿縱向Y軸移動結(jié)束之后，數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)對所采集的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)； (3)根據(jù)得到的經(jīng)過圓心的那組數(shù)據(jù)，進(jìn)行圓擬合，得到圓心相對于傳感器的坐標(biāo)位置以及軸承滾道的半徑； (4)利用每對傳感器的之間的距離和滾道擬合出來的兩個圓的圓心相對于各自傳感器的距離，計算出兩個圓心之間的距離，也是整個軸承的直徑； (5)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述步驟(I) (4)得到滾道半徑R，整個軸承直徑D ； (6)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動工作臺上的軸承內(nèi)圈和外圈旋轉(zhuǎn)a度，重復(fù)上述步驟(I) (4)，轉(zhuǎn)動 N=~f 次，得到......Rn，Di^D2 >-°l......Dn ; (7)最后求出滾道半徑^和軸承直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，其特征在于步驟(2)，輪廓數(shù)據(jù)分析的方法是針對每組輪廓曲線找到構(gòu)成此曲線所有坐標(biāo)中Y軸方向的最小值巧，將每組的％都存在一個數(shù)組H中，對數(shù)組H進(jìn)行計算，軸承外圈測量時找出最小值，軸承內(nèi)圈測量時找出最大值，從而找出經(jīng)過圓心的那組輪廓數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，其特征在于步驟(3)，圓擬合的方法為 ①在滾道輪廓中任取三個點(diǎn)，組成一個三角形，然后得到這個三角形的外接圓，進(jìn)而求出外接圓的圓心坐標(biāo)(馬，K)以及圓心到三個點(diǎn)的距離A，即滾道半徑； ②步驟①重復(fù)m次，得到外接圓的圓心坐標(biāo)A,A , ……, , ……I 以及滾道半徑A,A,D3……Dm . ③最后求出圓心坐標(biāo)(f, t)和滾道半徑O
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承直徑與滾道半徑測量的方法，其特征在于步驟(3)，圓擬合的方法為 ①先計算出滾道輪廓坐標(biāo)中X與Y坐標(biāo)的平均值，以平均值的X，Y作為圓心的坐標(biāo)，然后計算所有輪廓的坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值&巧； ②移動前次得到的圓心坐標(biāo)在坐標(biāo)系中沿Y軸的正方向以0.OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值仙 i+l ; 碼竹比AR大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿Y軸的負(fù)方向以0. OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值^； 當(dāng)瑪*比小時，此時的圓心坐標(biāo)沿Y軸負(fù)方向以0. OOlmm為單位繼續(xù)移動得到新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值比AD1U小時，則繼續(xù)沿Y軸負(fù)方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為(X1 ’ i")； ADm比小時，則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后得到新的方差值,當(dāng)碼_:比 小時,則繼續(xù)沿Y軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到A￡ E_:比大時，那之前的圓心坐標(biāo)定為,，F(xiàn) ). ③移動步驟②中的圓心坐標(biāo)在坐標(biāo)系中沿X軸的正方向以0.001mm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，然后計算輪廓坐標(biāo)到圓心的距離組成一個數(shù)組，并計算此數(shù)組的方差值^^-1 ； A-I比大時，則之前的圓心坐標(biāo)沿X軸的負(fù)方向以0. OOlmm為單位進(jìn)行移動得到新的圓心坐標(biāo)，進(jìn)而得到新的方差值；· 當(dāng)AEm比小時，此時的圓心坐標(biāo)沿X軸負(fù)方向以0. OOlmm為單位繼續(xù)移動得到新的圓心坐標(biāo)，得到新的方差值瑪< ;當(dāng)噸^比叫^小時，則繼續(xù)沿X軸負(fù)方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到比大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)； h比叫小時，則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后得到新的方差值碼^ ,當(dāng)叫比小時,則繼續(xù)沿X軸正方向移動，然后比較新得到的方差值與之前的方差值，直到找到At—:比大時，那之前的圓心坐標(biāo)就為所要求的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及軸承直徑與滾道半徑測量的裝置及方法，在機(jī)架的下方布置有支架，支架上安裝有水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上固定有工作臺，機(jī)架上沿縱向布置有左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)和右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)與右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)相平行，左直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的左內(nèi)位移傳感器，右直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上并列安裝有用于采集軸承外表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右外位移傳感器和用于采集軸承內(nèi)表面輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的右內(nèi)位移傳感器，傳感器均連接數(shù)據(jù)處理與計算系統(tǒng)。對軸承內(nèi)圈外圈進(jìn)行輪廓采集并分析與處理，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到最后精準(zhǔn)的軸承的滾道半徑以及整個軸承的直徑。
文檔編號G01B11/08GK102735179SQ20121019374
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者石文華 申請人:蘇州致幻工業(yè)設(shè)計有限公司