一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置

1.本发明涉及一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，属于精密测试技术与仪器、齿轮非接触测量领域。


背景技术：

2.阿贝原则是精密测量首先要遵循的原则，即：被测量轴线只有与标准量的测量轴线重合或在其延长线上时，测量才会得到准确地结果，否则会存在阿贝误差，从而影响测量装置的准确性。齿轮作为机械领域关键的传动零部件，齿轮齿面信息测量是保证齿轮质量的主要途径，现阶段获取齿面信息的接触式和非接触式测量装置都越来越重视对阿贝原则的遵循。随着近些年对齿轮测量效率的提升，与之对应的测量装置须对装置部件制造、安装误差和设计原理更为重视，其中接触式齿面信息测量装置通用性好，但测量效率低、不适合大批量测量，而能快速提升测量效率的非接触式齿轮测量装置逐渐成为应用热点。
3.目前，基于激光位移传感器的非接触式齿轮测量装置，根据装置中传感器数量与部件结构的不同，主要分为两种：(1)基于单个激光位移传感器的齿轮测量装置。专利cn112378345a和专利cn105823435a都采用单个激光位移传感器对齿轮进行测量，每次测量只能获取单侧齿面数据信息，测量效率不高。其中，专利cn105823435a具有五个自由度，是将单个激光位移传感器安装在三坐标平移装置上，当完成单侧齿面测量后，需重新调整激光位移传感器沿x轴方向的位置才能获取另一侧的齿面信息，调整过程中易引入移动导轨本身的几何误差，从而影响并降低了装置的测量精度；(2)集成多个激光测头的齿轮测量装置。专利cn107388971a具有三个自由度，采用双头激光距离测量头对齿面进行测量，但测头位置被限制在z轴方向不能移动，无法获取全部的齿宽方向齿面数据信息。综上所述，非接触式齿轮测量装置仍存在不能同时获取齿面两侧数据信息、多次移动会受到导轨本身几何误差的影响、无法获取齿宽方向上完整的齿面数据信息等问题，且值得注意的是，当前所有基于激光位移传感器的发明装置皆没有考虑阿贝误差的影响问题。
4.为克服以上问题，本发明公开的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，综合考虑和升级了前述两种非接触式齿轮测量装置的不足，创新性的将两测头部件通过两个z轴移动导轨并联到y轴移动导轨的两侧，区别于以往的设计和专利，把x轴的移动转换为双测头转动的形式，用双测头的转动就可以实现以往需要沿x轴移动才能达到的目的，减少了导轨几何误差的引入问题。其次，将光栅标尺同轴安装到y轴、z轴移动单元螺母座中心的水平延长线上，使之遵循精密测量第一准则：阿贝原则。最终，所设计的测量装置既可以实现一次测量即可获取左右齿面的数据信息，又可以通过调整两测头在z轴移动导轨上的位置，获取完整的齿面数据信息，具有较广的应用前景。


技术实现要素：

5.本发明用于解决现有非接触式齿轮测量装置在测量过程中测量效率低、易引入几何误差、易受阿贝误差影响、获取齿面数据不完整等问题，提供了一种遵循阿贝原则的六自
由度双测头齿轮测量装置，能够在保证测量精度的情况下高效的完成齿轮齿面信息的获取；
6.本发明针对现有齿轮测量装置存在的问题，进行原理性创新，基本思想是：1、将两测头并联到y轴移动单元，最大限度减小了移动式测量引入导轨几何误差的影响；2、遵循阿贝原则将光栅标尺同轴安装到y轴、z轴移动单元螺母座中心的水平延长线上，尽可能避免阿贝误差的影响，并形成全闭环式的高精度测量；3、通过z轴导轨的移动调整双测头在齿宽方向的位置，可实现左右齿面全部信息的同步测量。
7.为实现上述目的和原理，本发明的技术方案如下：
8.一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置由机架单元1、y轴移动单元2、z轴移动单元3、双测头测量单元4、c轴转动与固定单元5共五个单元所组成；装置的整机包含沿y轴1个移动自由度，沿z轴左侧1个移动自由度，沿z轴右侧1个移动自由度，绕左侧伺服电机主轴1个转动自由度，绕右侧伺服电机主轴1个转动自由度，绕c轴1个转动自由度，共6个自由度；
9.所述机架单元1包括t型支撑架1.1、y轴底座1.2、支撑柱1.3、大理石台面1.4、左侧滑动轨道1.5、右侧滑动轨道1.6；
10.所述支撑柱1.3为大理石台面1.4提供固定支撑，大理石台面1.4上端通过螺栓安装t型支撑架1.1，t型支撑架1.1用于安装y轴底座1.2，并在y轴底座1.2的两侧通过螺栓分别安装左侧滑动轨道1.5和右侧滑动轨道1.6，可承载部分z轴移动单元3沿z轴向下的载荷，保证z轴移动单元3沿y轴稳定移动；
11.所述y轴移动单元2包括y轴伺服电机2.1、y轴螺母座2.2、门字型连接架2.3、y轴动力传递杆2.4、y轴光栅读数头2.5、y轴标尺光栅2.6、y轴光栅底座2.7、y轴光栅读数头连接板2.8；
12.所述y轴伺服电机2.1提供驱动力，进而带动y轴螺母座2.2沿y轴方向移动，在y轴螺母座2.2的上端通过螺栓安装门字型连接架2.3，其中关键性的y轴螺母座2.2移动位置通过y轴标尺光栅2.6进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，y轴标尺光栅2.6是通过y轴光栅底座2.7同轴安装在y轴螺母座2.2中心的水平延长线上，该设计结构遵循阿贝原则，可降低阿贝误差对测量装置的影响，y轴螺母座2.2的实时精确位置是通过四根y轴动力传递杆2.4连接y轴光栅读数头连接板2.8，再以安装在y轴光栅读数头连接板2.8上的y轴光栅读数头2.5读取y轴标尺光栅2.6位置值确定；
13.所述z轴移动单元3包括z轴左侧移动模块、z轴右侧移动模块，两个模块工作原理相同，并以结构对称的形式通过螺栓分别安装在门字型连接架2.3的左右两侧；
14.所述z轴左侧移动模块包括z轴左侧伺服电机3.1、z轴左侧连接架3.2、z轴左侧螺母座3.3，z轴左侧丝杆导轨3.4、z轴左侧动力传递杆3.5、z轴左侧光栅读数头连接板3.6、z轴左侧光栅读数头3.7、z轴左侧标尺光栅3.8、z轴左侧光栅底座3.9；
15.所述z轴左侧连接架3.2的一侧通过螺栓安装在z轴左侧丝杆导轨3.4上，另一侧通过螺栓安装在门字型连接架2.3上，使z轴左侧移动模块安装到y轴移动单元2的左侧，z轴左侧伺服电机3.1提供驱动力，进而带动z轴左侧螺母座3.3沿z轴方向移动，其中关键性z轴左侧螺母座3.3移动位置通过z轴左侧标尺光栅3.8进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，z轴左侧标尺光栅3.8是通过z轴左侧光栅底座3.9同轴安装在z轴左侧螺母座3.3
中心的水平延长线上，该设计结构遵循阿贝原则，可降低阿贝误差对测量装置的影响，z轴左侧螺母座3.3的实时精确位置是通过四根z轴左侧动力传递杆3.5连接z轴左侧光栅读数头连接板3.6，再以安装在z轴左侧光栅读数头连接板3.6上的z轴左侧光栅读数头3.7读取z轴左侧标尺光栅3.8位置值确定；
16.所述z轴右侧移动模块包括z轴右侧伺服电机3.10、z轴右侧连接架3.11、z轴右侧螺母座3.12，z轴右侧丝杆导轨3.13、z轴右侧动力传递杆3.14、z轴右侧光栅读数头连接板3.15、z轴右侧光栅读数头3.16、z轴右侧标尺光栅3.17、z轴右侧光栅底座3.18；
17.所述z轴右侧连接架3.11的一侧通过螺栓安装在z轴右侧丝杆导轨3.13上，另一侧通过螺栓安装在门字型连接架2.3上，使z轴右侧移动模块安装到y轴移动单元2的右侧，z轴右侧伺服电机3.10提供驱动力，进而带动z轴右侧螺母座3.12沿z轴方向移动，其中关键性z轴右侧螺母座3.12移动位置通过z轴右侧标尺光栅3.17进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，z轴右侧标尺光栅3.17是通过z轴右侧光栅底座3.18同轴安装在z轴右侧螺母座3.12中心的水平延长线上，该设计结构遵循阿贝原则，可降低阿贝误差对测量装置的影响，z轴右侧螺母座3.12的实时精确位置是通过四根z轴右侧动力传递杆3.14连接z轴右侧光栅读数头连接板3.15，再以安装在z轴右侧光栅读数头连接板3.15上的z轴右侧光栅读数头3.16读取z轴右侧标尺光栅3.17位置值确定；
18.所述z轴左侧移动模块和z轴右侧移动模块皆通过标尺光栅闭环式的准确调整z轴螺母座在z轴方向的位置，在z轴螺母座上安装双测头测量单元4，能够实现齿宽方向不同位置的齿面测量，进而获取完整的齿面数据信息；
19.所述双测头测量单元4包括左侧测量模块、右侧测量模块；
20.所述左侧测量模块包括左侧伺服电机4.1、l型左侧电机座4.2、左侧连接器4.3、左侧顶部连接架4.4、左侧散热板4.5、左测头4.6；
21.所述l型左侧电机座4.2的上端用于固定左侧伺服电机4.1，l型左侧电机座4.2的侧端通过螺栓将左侧测量模块固定到z轴左侧螺母座3.3上；左侧伺服电机4.1以脉冲的形式提供驱动力，通过左侧连接器4.3带动左侧顶部连接架4.4绕左侧伺服电机4.1主轴旋转θ角度，左侧顶部连接架4.4与左侧散热板4.5组合固定左测头4.6，完成左侧伺服电机4.1对左测头4.6测量角度的调控；
22.所述右侧测量模块包括右侧伺服电机4.7、l型右侧电机座4.8、右侧连接器4.9、右侧顶部连接架4.10、右侧散热板4.11、右测头4.12；
23.所述l型右侧电机座4.8的上端用于固定右侧伺服电机4.7，l型右侧电机座4.8的侧端通过螺栓将右侧测量模块固定到z轴右侧螺母座3.11上；右侧伺服电机4.7以脉冲的形式提供驱动力，通过右侧连接器4.9带动右侧顶部连接架4.10绕右侧伺服电机4.7主轴旋转θ角度，右侧顶部连接架4.10与右侧散热板4.11组合固定右测头4.12，完成右侧伺服电机4.7对右测头4.12测量角度的调控；
24.所述左侧测量模块、右侧测量模块皆通过伺服电机对测头的测量角度进行调控，实现传统测量中需多次导轨移动才能调整测头角度的目的，减少了导轨几何误差的引入问题；其中，左侧散热板4.5和右侧散热板4.11分别以被动式的对左测头4.6和右测头4.12测量过程中热量进行疏散；
25.所述c轴转动与固定单元5包括待测齿轮5.1、回转台5.2、三爪卡盘5.3；
26.其中，回转台5.2提供c轴的旋转动力，其安装在大理石台面1.4上端面的几何中心位置，三爪卡盘5.3通过螺栓固定在回转台5.2上且相互间的中心轴线重合，通过三爪卡盘5.3约束待测齿轮5.1的5个自由度后再夹紧，最终使待测齿轮5.1与回转台5.2同中心轴线式的转动；在测量过程中，通过待测齿轮5.1的周向动态旋转，与静态稳定的双测头测量单元4相配合，最终实现齿轮左右两侧齿面所有轮齿数据信息的准动态获取；
27.本发明的有益效果是：
28.1、本发明中采用左右测头以对称分布的形式并联到y轴移动单元的左右两侧，对齿轮左右侧齿面进行同步测量，提高了测量效率；
29.2、本发明将光栅标尺同轴安装到y轴、z轴移动单元螺母座中心的水平延长线上，可降低阿贝误差对测量装置的影响，提高了测量的准确性；
30.3、本发明采用双测头的转动可实现传统测量中需多次导轨移动才能调整测头角度的目的，减少了移动导轨几何误差的引入问题，提高了测量精度；
31.4、本发明通过调整左右测头在z轴方向的位置，能够获取齿轮左右两侧完整的齿面数据信息；
32.5、本发明装置整机具有六个自由度，可应用于多种类型齿轮的测量。
附图说明
33.图1一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置整机图
34.图2机架单元左视图
35.图3y轴移动单元部件图
36.图4z轴移动单元部件图
37.图5双测头测量单元部件图
38.图6c轴转动与固定单元部件图
39.图7实施例流程图
40.图中各标号为：1-机架单元，2-y轴移动单元，3-z轴移动单元，4-双测头测量单元，5-c轴转动与固定单元，1.1-t型支撑架，1.2-y轴底座，1.3-支撑柱，1.4-大理石台面，1.5-左侧滑动轨道，1.6-右侧滑动轨道，2.1-y轴伺服电机，2.2-y轴螺母座，2.3-门字型连接架，2.4-y轴动力传递杆，2.5-y轴光栅读数头，2.6-y轴标尺光栅，2.7-y轴光栅底座，2.8-y轴光栅读数头连接板，3.1-z轴左侧伺服电机，3.2-z轴左侧连接架，3.3-z轴左侧螺母座，3.4-z轴左侧丝杆导轨，3.5-z轴左侧动力传递杆，3.6-z轴左侧光栅读数头连接板，3.7-z轴左侧光栅读数头，3.8-z轴左侧标尺光栅，3.9-z轴左侧光栅底座，3.10-z轴右侧伺服电机，3.11-z轴右侧连接架，3.12-z轴右侧螺母座，3.13-z轴右侧丝杆导轨，3.14-z轴右侧动力传递杆，3.15-z轴右侧光栅读数头连接板，3.16-z轴右侧光栅读数头，3.17-z轴右侧标尺光栅，3.18-z轴右侧光栅底座，4.1-左侧伺服电机，4.2-l型左侧电机座，4.3-左侧连接器，4.4-左侧顶部连接架，4.5-左侧散热板，4.6-左测头，4.7-右侧伺服电机，4.8-l型右侧电机座，4.9-右侧连接器，4.10-右侧顶部连接架，4.11-右侧散热板，4.12-右测头，5.1-待测齿轮，5.2-回转台，5.3-三爪卡盘。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
42.实施例：以本发明装置测量模数3mm、齿数47、压力角20
°
和齿宽50mm的直齿圆柱齿轮；
43.第一步：轴系复位，对本发明装置y轴、z轴移动单元根据光栅进行复位；
44.如附图1-7所示，一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置由机架单元1、y轴移动单元2、z轴移动单元3、双测头测量单元4、c轴转动与固定单元5共五个单元所组成；
45.所述支撑柱1.3为大理石台面1.4提供固定支撑，在大理石台面1.4上端通过螺栓安装t型支撑架1.1，t型支撑架1.1用于安装y轴底座1.2，并在y轴底座1.2的两侧通过螺栓分别安装左侧滑动轨道1.5和右侧滑动轨道1.6，可承载部分z轴移动单元3沿z轴向下的载荷，保证z轴移动单元3沿y轴稳定移动；
46.y轴伺服电机2.1提供驱动力，进而带动y轴螺母座2.2沿y轴方向移动，在y轴螺母座2.2的上端通过螺栓安装门字型连接架2.3，其中关键性的y轴螺母座2.2移动位置通过y轴标尺光栅2.6进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，y轴标尺光栅2.6是通过y轴光栅底座2.7同轴安装在y轴螺母座2.2中心的水平延长线上，y轴螺母座2.2的实时精确位置是通过四根y轴动力传递杆2.4连接y轴光栅读数头连接板2.8，再以安装在y轴光栅读数头连接板2.8上的y轴光栅读数头2.5读取y轴标尺光栅2.6位置值确定。
47.具体的，y轴移动单元轴系复位是通过伺服电机2.1的正反转带动y轴光栅读数头2.5回到y轴标尺光栅2.6的零点，实现y轴方向的复位；
48.所述z轴左侧连接架3.2的一侧通过螺栓安装在z轴左侧丝杆导轨3.4上，另一侧通过螺栓安装在门字型连接架2.3上，使z轴左侧移动模块安装到y轴移动单元2的左侧，z轴左侧伺服电机3.1提供驱动力，进而带动z轴左侧螺母座3.3沿z轴方向移动，其中关键性z轴左侧螺母座3.3移动位置通过z轴左侧标尺光栅3.8进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，z轴左侧标尺光栅3.8是通过z轴左侧光栅底座3.9同轴安装在z轴左侧螺母座3.3中心的水平延长线上，z轴左侧螺母座3.3的实时精确位置是通过四根z轴左侧动力传递杆3.5连接z轴左侧光栅读数头连接板3.6，再以安装在z轴左侧光栅读数头连接板3.6上的z轴左侧光栅读数头3.7读取z轴左侧标尺光栅3.8位置值确定；
49.具体的，z轴移动单元复位是通过z轴左侧伺服电机3.1的正反转带动z轴左侧光栅读数头3.7回到z轴左侧标尺光栅3.8的零点，再按z轴左侧螺母座3.3在z轴方向位置调整同理调整z轴右侧螺母座3.12的位置，实现z轴方向的复位；
50.所述l型左侧电机座4.2的上端用于固定左侧伺服电机4.1，l型左侧电机座4.2的侧端通过螺栓将左侧测量模块固定到z轴左侧螺母座3.3上；左侧伺服电机4.1以脉冲的形式提供驱动力，通过左侧连接器4.3带动左侧顶部连接架4.4绕左侧伺服电机4.1主轴旋转θ角度，左侧顶部连接架4.4与左侧散热板4.5组合固定左测头4.6，完成左侧伺服电机4.1对左测头4.6测量角度的调控；
51.具体的，双测头测量单元测量角度复位是通过伺服电机4.1以脉冲激励控制旋转量，进而带动左测头4.6转动，使左测头4.6射出的光束与y轴平行，此时测量角度θ等于0
°
；同理调整右测头4.12射出的光束与y轴平行，完成双测头测量角度的复位。
52.所述y轴、z轴移动单元根据光栅进行复位的同时，记录c轴转动与固定单元中该时刻的绝对角度参数。
53.第二步：待测齿轮固定；
54.所述c轴转动与固定单元5包括待测齿轮5.1、回转台5.2、三爪卡盘5.3；其中，回转台5.2提供c轴的旋转动力，其安装在大理石台面1.4上端面的几何中心位置，三爪卡盘5.3通过螺栓固定在回转台5.2上且相互间的中心轴线重合，通过三爪卡盘5.3约束待测齿轮5.1的5个自由度后再夹紧，最终使待测齿轮5.1与回转台5.2同中心轴线式的转动。
55.第三步：调整双测头的位置和角度，使之满足待测齿轮测量要求；
56.所述y轴伺服电机2.1提供驱动力，从而带动螺母座2.2沿y轴方向移动，在螺母座2.2的上端通过螺栓安装门字型连接架2.3，并将双测头测量单元4以对称分布的形式并联到门字型连接架2.3的两侧；
57.具体的，根据待测齿轮5.1的已知参数，精准的调整双测头测量单元4在y轴方向的位置，使左测头4.6和右测头4.12分别与待测齿轮5.1齿面之间的距离保持在40mm至80mm范围内，满足左右测头的视场范围；
58.所述l型左侧电机座4.2的上端用于固定左侧伺服电机4.1，l型左侧电机座4.2的侧端通过螺栓将左侧测量模块固定到z轴左侧螺母座3.3上；左侧伺服电机4.1以脉冲的形式提供驱动力，通过左侧连接器4.3带动左侧顶部连接架4.4绕左侧伺服电机4.1主轴旋转θ角度，左侧顶部连接架4.4与左侧散热板4.5组合固定左测头4.6，通过左侧伺服电机4.1使左测头4.6射出的激光束与待测齿轮5.1的法面夹角小于60
°
；
59.具体的，按左测头4.6角度调整同理调整右测头4.12测量角度，待左测头4.6和右测头4.12达到理论的最佳测量角度后，回转台5.2带动待测齿轮5.1旋转360度，依次获取不同齿面的数据信息，通过采集到的左右侧齿面数据信息来判断是否达到最佳测量角度，当确定左测头4.6和右测头4.12的最佳测量角度后，射出的光束分别垂直照射在左右侧待测齿面上，即完成了左测头4.6和右测头4.12的定位；
60.第四步：开始准动态测量；
61.保持左测头4.6和右测头4.12定位完成后的位置不变，对待测齿轮5.1两侧齿面进行同步测量，通过回转台5.2带动待测齿轮5.1旋转360
°
后停止，即可获取待测齿轮5.1在同一齿宽处的左右齿面两侧从齿顶到齿根数据信息；
62.第五步：沿z轴方向逐层扫描；
63.保持左右测头与待测齿轮5.1之间的测量距离和测量角度不变，通过z轴移动单元3调整左测头4.6和右测头4.12在z轴方向的不同位置，并对不同位置皆按照步骤四进行齿轮周向的准动态测量；
64.具体的，待测齿轮5.1的齿宽为50mm，根据测头射出的光束宽度依次对z轴方向的待测齿面进行逐层扫描，从而实现不同齿宽上齿轮的左右两侧完整齿面数据信息的获取；
65.第六步：数据处理；
66.将左测头4.6和右测头4.12获取的被测齿面数据信息基于坐标转换原理统一到全局坐标系中，得到待测齿轮5.1的三维坐标数据；
67.第七步：测量结束，存储齿轮三维坐标数据，打印参数报告。
68.上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实
施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：
1.一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，由机架单元1、y轴移动单元2、z轴移动单元3、双测头测量单元4、c轴转动与固定单元5共五个单元所组成，在机架单元1上端面的几何中心安装c轴转动与固定单元5和y轴移动单元2，在y轴移动单元2的两侧安装z轴移动单元3，在z轴移动单元3上通过螺栓安装双测头测量单元4；所述机架单元1中支撑柱1.3为大理石台面1.4提供固定支撑，在大理石台面1.4上端通过螺栓安装t型支撑架1.1，t型支撑架1.1用于安装y轴底座1.2，并在y轴底座1.2的两侧通过螺栓分别安装左侧滑动轨道1.5和右侧滑动轨道1.6。2.如权利要求1所述的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，y轴伺服电机2.1提供驱动力，进而带动y轴螺母座2.2沿y轴方向移动，在y轴螺母座2.2的上端通过螺栓安装门字型连接架2.3，其中关键性的y轴螺母座2.2移动位置通过y轴标尺光栅2.6进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，y轴标尺光栅2.6是通过y轴光栅底座2.7同轴安装在y轴螺母座2.2中心的水平延长线上，y轴螺母座2.2的实时精确位置是通过四根y轴动力传递杆2.4连接y轴光栅读数头连接板2.8，再以安装在y轴光栅读数头连接板2.8上的y轴光栅读数头2.5读取y轴标尺光栅2.6位置值确定。3.如权利要求1所述的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，所述z轴移动单元3包括z轴左侧移动模块、z轴右侧移动模块，所述z轴左侧移动模块中z轴左侧连接架3.2的一侧通过螺栓安装在z轴左侧丝杆导轨3.4上，另一侧通过螺栓安装在门字型连接架2.3上，使z轴左侧移动模块安装到y轴移动单元2的左侧，z轴左侧伺服电机3.1提供驱动力，进而带动z轴左侧螺母座3.3沿z轴方向移动，其中关键性z轴左侧螺母座3.3移动位置通过z轴左侧标尺光栅3.8进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，z轴左侧标尺光栅3.8是通过z轴左侧光栅底座3.9同轴安装在z轴左侧螺母座3.3中心的水平延长线上，z轴左侧螺母座3.3的实时精确位置是通过四根z轴左侧动力传递杆3.5连接z轴左侧光栅读数头连接板3.6，再以安装在z轴左侧光栅读数头连接板3.6上的z轴左侧光栅读数头3.7读取z轴左侧标尺光栅3.8位置值确定；所述z轴右侧移动模块中z轴右侧连接架3.11的一侧通过螺栓安装在z轴右侧丝杆导轨3.13上，另一侧通过螺栓安装在门字型连接架2.3上，使z轴右侧移动模块安装到y轴移动单元2的右侧，z轴右侧伺服电机3.10提供驱动力，进而带动z轴右侧螺母座3.12沿z轴方向移动，其中关键性z轴右侧螺母座3.12移动位置通过z轴右侧标尺光栅3.17进行闭环式的精确调整，与传统安装方式不同的是，z轴右侧标尺光栅3.17是通过z轴右侧光栅底座3.18同轴安装在z轴右侧螺母座3.12中心的水平延长线上，z轴右侧螺母座3.12的实时精确位置是通过四根z轴右侧动力传递杆3.14连接z轴右侧光栅读数头连接板3.15，再以安装在z轴右侧光栅读数头连接板3.15上的z轴右侧光栅读数头3.16读取z轴右侧标尺光栅3.17位置值确定。4.如权利要求1所述的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，所述双测头测量单元4包括左侧测量模块、右侧测量模块，所述左侧测量模块中l型左侧电机座4.2的上端用于固定左侧伺服电机4.1，l型左侧电机座4.2的侧端通过螺栓将左侧测量模块固定到z轴左侧螺母座3.3上；左侧伺服电机4.1以脉冲的形式提供驱动力，通过左侧连接器4.3带动左侧顶部连接架4.4绕左侧伺服电机4.1主轴旋转θ角度，左侧顶部连接架4.4与左侧散热板4.5组合固定左测头4.6；
所述右侧测量模块中l型右侧电机座4.8的上端用于固定右侧伺服电机4.7，l型右侧电机座4.8的侧端通过螺栓将右侧测量模块固定到z轴右侧螺母座3.11上；右侧伺服电机4.7以脉冲的形式提供驱动力，通过右侧连接器4.9带动右侧顶部连接架4.10绕右侧伺服电机4.7主轴旋转θ角度，右侧顶部连接架4.10与右侧散热板4.11组合固定右测头4.12。5.如权利要求1所述的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，所述c轴转动与固定单元5中回转台5.2提供c轴的旋转动力，其安装在大理石台面1.4上端面的几何中心位置，三爪卡盘5.3通过螺栓固定在回转台5.2上且相互间的中心轴线重合，通过三爪卡盘5.3约束待测齿轮5.1的5个自由度后再夹紧，最终使待测齿轮5.1与回转台5.2同中心轴线式的转动。6.如权利要求2、3所述的一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，其特征在于，所述y轴移动单元2和z轴移动单元3螺母座中心的水平延长线上皆同轴安装光栅标尺，该设计结构遵循阿贝原则。

技术总结
本发明公开了一种遵循阿贝原则的六自由度双测头齿轮测量装置，属于精密测试技术与仪器、齿轮非接触测量领域。测量装置包括机架单元，Y轴移动单元，Z轴移动单元，双测头测量单元，C轴转动与固定单元。采取以对称分布的形式并联测量关键部件，对齿轮左右侧齿面进行同步测量，且双测头的转动可实现传统测量中需多次导轨移动才能调整测头角度的目的，在Y轴移动单元的两侧安装Z轴移动单元，用于调整双测头在齿宽方向的位置，同时还将光栅标尺同轴安装到Y轴、Z轴移动单元螺母座中心的水平延长线上，既可解决现有齿轮测量装置测量效率低、易引入几何误差、获取齿面数据信息不完整等问题，又减少了阿贝误差对测量装置的影响。又减少了阿贝误差对测量装置的影响。又减少了阿贝误差对测量装置的影响。


技术研发人员：王涛 刘优财 陈逸豪 鲁一川 任致国 谢胜兵 舒中洋 张越
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/21