阶梯轴零件长度测量装置及使用其的测量方法与流程

1.本发明涉及一种阶梯轴零件长度测量装置及使用其的测量方法。


背景技术：

2.现有技术检测零件长度的方法主要有游标卡尺、螺旋测微仪、三坐标测量机和光学影像等。游标卡尺和螺旋测微仪检测精度不高且检测结果易受到操作人员手法和量具磨损的影响，人工操作检测效率低，测量量程受限；三坐标测量机针对不同类型零件，需要做相应编程和调整，工作量大，检测效率低；以上属于接触式测量，测量过程中有损伤被测件表面的风险，且针对薄壁零件，接触力易致使零件变形。光学投影利用投影成像原理，测量时对投影光线角度和被测零件安装角度要求较高，逐个尺寸肉眼标记，检测效率低，检测结果受人为因素影响大，检测精度难以保证。总结而言，现有技术缺乏既保证检测精度又高效率的检测方法。
3.有鉴于此，有必要对现有的阶梯轴零件长度测量装置予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种阶梯轴零件长度测量装置，以解决现有测量方式容易导致检测精度低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种阶梯轴零件长度测量装置，所述阶梯轴零件长度测量装置包括水平线性导轨、电机、与所述水平线性导轨相对固定用以支撑阶梯轴零件的支撑件、设置在所述水平线性导轨上由电机驱动以相对所述水平线性导轨移动的支架、设置在支架上用以采集相对阶梯轴零件距离的位移传感器、用以检测和记录所述位移传感器相对所述水平线性导轨位置信息的编码器。
6.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件长度测量装置还包括设置在所述水平线性导轨上的溜板，所述溜板相对所述水平线性导轨可滑动设置，所述支架固定在所述溜板上。
7.作为本发明的进一步改进，所述支撑件包括立柱和电磁铁，所述阶梯轴零件采用铁磁性材料制得，所述阶梯轴零件固定在所述电磁铁上。
8.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件的轴线与所述水平线性导轨的延伸方向所在的平面与所述位移传感器的检测方向垂直。
9.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件的轴线与所述水平线性导轨所在平面的夹角为θ度，θ＞0。
10.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件长度测量装置还包括用以支撑所述水平线性导轨和所述支撑件的工作台面。
11.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件长度测量装置还包括用以支撑所述工作台面的柜体，所述柜体内设有与所述位移传感器电性连接的传感器控制器、用以驱动所述电机的驱动控制件、控制单元。
12.本发明还提供一种使用如上述的阶梯轴零件长度测量装置的测量方法，包括如下步骤：
13.s1：将阶梯轴零件固定在所述支撑件上；
14.s2：启动电机，驱动所述支架、位移传感器相对所述阶梯轴零件移动；
15.s3：所述位移传感器检测距离阶梯轴零件的信息，结合编码器检测的位移传感器相对所述水平线性导轨位置信息，计算得到阶梯轴零件每一节的长度。
16.作为本发明的进一步改进，步骤s3中计算得到阶梯轴零件每一节的长度具体包括：根据位移传感器采集的点位数据绘制形成阶梯轴零件轮廓图，记录所述阶梯轴零件每一节同一侧端点的位置，所述编码器采集到任意一节两个端点之间的位移为n，则对应一节的长度l＝n/cosθ。
17.作为本发明的进一步改进，所述阶梯轴零件任意一节同一侧端点为这一节的一侧沿轴向的延长线与垂直于轴向的两端面的延长线的交点。
18.本发明的有益效果是：本发明的阶梯轴零件长度测量装置，通过非接触式测量，从而可以降低阶梯轴零件表面被划伤、工件受力变形的风险。
附图说明
19.图1是本发明的阶梯轴零件长度测量装置的结构示意图；
20.图2是本发明的阶梯轴零件长度测量装置的部分结构示意图；
21.图3是本发明的阶梯轴零件长度测量装置的电磁铁、位移传感器和阶梯轴零件的结构示意图；
22.图4是本发明的阶梯轴零件轮廓示意图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.如图1至图4所示，本发明的阶梯轴零件长度测量装置100包括水平线性导轨1、电机2、与所述水平线性导轨1相对固定用以支撑阶梯轴零件200的支撑件3、设置在所述水平
线性导轨1上由电机2驱动以相对所述水平线性导轨1移动的支架4、设置在所述水平线性导轨1上的溜板5、设置在支架4上用以采集相对阶梯轴零件200距离的位移传感器6、用以检测和记录所述位移传感器6相对所述水平线性导轨1位置信息的编码器7、用以支撑所述水平线性导轨1和所述支撑件3的工作台面8、用以支撑所述工作台面8的柜体9、显示屏10和操作键盘11。
27.所述溜板5相对所述水平线性导轨1可滑动设置，所述支架4固定在所述溜板5上。所述电机2驱动所述溜板5移动，进而驱动所述支架4和所述支撑件3相对所述水平线性导轨1移动。
28.所述支撑件3包括立柱31和电磁铁32，所述阶梯轴零件200采用铁磁性材料制得，所述阶梯轴零件200固定在所述电磁铁32上。所述立柱31起到支撑所述电磁铁32和所述阶梯轴零件200的作用，所述电磁铁32可以通过开关实现通断，从而实现通磁和消磁，进而实现对所述阶梯轴零件200的固定和放开。
29.在某些实施例中，若是阶梯轴零件200采用非铁磁性材料制得，则所述支撑件3可以用夹持或者卡持等方式将所述阶梯轴零件200固定。
30.所述阶梯轴零件200的轴线与所述水平线性导轨1的延伸方向所在的平面与所述位移传感器6的检测方向垂直。
31.所述阶梯轴零件200的轴线与所述水平线性导轨1所在平面的夹角为θ度，θ＞0。本实施例中，设置夹角使得所述阶梯轴零件200倾斜向上放置，从而可以防止遮挡光线，使得所述位移传感器6可以更好的描绘所述阶梯轴零件200的轮廓。
32.所述工作台面8起到支撑作用，可以采用金属板、大理石板等材料制得。
33.所述柜体9内设有与所述位移传感器6电性连接的传感器控制器91、用以驱动所述电机2的驱动控制件92、控制单元93。
34.所述传感器控制器91可以记录和处理所述位移传感器6的检测的数据。
35.所述驱动控制件92用以驱动电机2的工作，为电机2提供驱动指令。
36.所述编码器7，采集电机2运动的位置信息，从而得到位移传感器6相对所述水平线性导轨1的位置信息，进而实现直线运动的闭环反馈，确保线性运动具有一定的定位精度和重复定位精度。
37.所述显示屏10用以显示检测结果，所述操作键盘11用以供用户手动输入测量命令。
38.使用所述阶梯轴零件长度测量装置100的测量方法包括如下步骤：
39.s1：将阶梯轴零件200固定在所述支撑件3上；
40.s2：启动电机2，驱动所述支架4、位移传感器6相对所述阶梯轴零件200移动；
41.s3：所述位移传感器6检测距离阶梯轴零件200的信息，结合编码器7检测的位移传感器6相对所述水平线性导轨1位置信息，计算得到阶梯轴零件200每一节的长度，其中计算得到阶梯轴零件200每一节的长度具体包括：根据位移传感器6采集的点位数据绘制形成阶梯轴零件200轮廓图，记录所述阶梯轴零件200每一节同一侧端点的位置，所述编码器7采集到任意一节两个端点之间的位移为n，则对应一节的长度l＝n/cosθ。
42.所述阶梯轴零件200任意一节同一侧端点为这一节的一侧沿轴向的延长线与垂直于轴向的两端面的延长线的交点。即，若是所述阶梯轴零件200的一节与两端面为直角相交
时，则交点作为端点进行数据采集，若是所述阶梯轴零件200的一节与两端面为圆角连接时，二者延长线的交点作为端点进行数据采集。
43.另外，由于使用所述阶梯轴零件长度测量装置100的测量方法，通过检测端点之间的水平距离而计算每一节的长度，从而可以避免在运动过程中竖直误差和水平误差的影响。
44.如图4所示，判断a和b两个端点的位置，所述编码器7采集得到ab两点沿水平方向的位移为n1，l1＝n1/cosθ，且可以在显示屏10上显示轮廓和每一节的长度，如图4中l1和l2的长度可以直接显示在所述显示屏10上，以便于用户直接读取。
45.本发明的阶梯轴零件长度测量装置100，通过非接触式测量，从而可以降低阶梯轴零件200表面被划伤、工件受力变形的风险。本发明的阶梯轴零件长度测量装置100及使用所述阶梯轴零件长度测量装置100的测量方法，可以实现对阶梯轴零件200的长度测量，提高检测精度和检测效率。
46.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
47.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件长度测量装置包括水平线性导轨、电机、与所述水平线性导轨相对固定用以支撑阶梯轴零件的支撑件、设置在所述水平线性导轨上由电机驱动以相对所述水平线性导轨移动的支架、设置在支架上用以采集相对阶梯轴零件距离的位移传感器、用以检测和记录所述位移传感器相对所述水平线性导轨位置信息的编码器。2.根据权利要求1所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件长度测量装置还包括设置在所述水平线性导轨上的溜板，所述溜板相对所述水平线性导轨可滑动设置，所述支架固定在所述溜板上。3.根据权利要求1所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述支撑件包括立柱和电磁铁，所述阶梯轴零件采用铁磁性材料制得，所述阶梯轴零件固定在所述电磁铁上。4.根据权利要求3所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件的轴线与所述水平线性导轨的延伸方向所在的平面与所述位移传感器的检测方向垂直。5.根据权利要求4所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件的轴线与所述水平线性导轨所在平面的夹角为θ度，θ＞0。6.根据权利要求1所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件长度测量装置还包括用以支撑所述水平线性导轨和所述支撑件的工作台面。7.根据权利要求6所述的阶梯轴零件长度测量装置，其特征在于：所述阶梯轴零件长度测量装置还包括用以支撑所述工作台面的柜体，所述柜体内设有与所述位移传感器电性连接的传感器控制器、用以驱动所述电机的驱动控制件、控制单元。8.使用如权利要求5-7任意一项所述的阶梯轴零件长度测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：将阶梯轴零件固定在所述支撑件上；s2：启动电机，驱动所述支架、位移传感器相对所述阶梯轴零件移动；s3：所述位移传感器检测距离阶梯轴零件的信息，结合编码器检测的位移传感器相对所述水平线性导轨位置信息，计算得到阶梯轴零件每一节的长度。9.根据权利要求8所述的阶梯轴零件长度测量装置的测量方法，其特征在于：步骤s3中计算得到阶梯轴零件每一节的长度具体包括：根据位移传感器采集的点位数据绘制形成阶梯轴零件轮廓图，记录所述阶梯轴零件每一节同一侧端点的位置，所述编码器采集到任意一节两个端点之间的位移为n，则对应一节的长度l＝n/cosθ。10.根据权利要求9所述的阶梯轴零件长度测量装置的测量方法，其特征在于：所述阶梯轴零件任意一节同一侧端点为这一节的一侧沿轴向的延长线与垂直于轴向的两端面的延长线的交点。

技术总结
本发明提供了一种阶梯轴零件长度测量装置及使用其的测量方法，所述阶梯轴零件长度测量装置包括水平线性导轨、电机、与所述水平线性导轨相对固定用以支撑阶梯轴零件的支撑件、设置在所述水平线性导轨上由电机驱动以相对所述水平线性导轨移动的支架、设置在支架上用以采集相对阶梯轴零件距离的位移传感器、用以检测和记录所述位移传感器相对所述水平线性导轨位置信息的编码器。本发明的阶梯轴零件长度测量装置，为非接触式测量，从而可以降低阶梯轴零件表面被划伤、工件受力变形的风险。工件受力变形的风险。工件受力变形的风险。


技术研发人员：李阳 牛增渊 朱李 王斌 丁辉
受保护的技术使用者：江苏集萃精凯高端装备技术有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2023/8/5