基于多点激光测量的滑块内滚道检测方法研究及设备研制

发布时间：2020-05-04 18:40

【摘要】：随着现代制造技术的不断发展,具备导向承载功能的滚动直线导轨副应用越来越广泛。滑块作为导轨副的重要部件,其精度对产品性能有着决定性的影响。由于滑块特殊的内滚道结构及其外形尺寸限制,传统的检测手段难以满足要求。激光检测技术具有非接触性、高精度、高灵敏度等特点,在产品检测领域极大地提高了精度和效率。因此,将激光技术应用于滑块内滚道的型面检测研究具有很强的现实意义。本文研究了激光倾斜测量滑块内滚道的方案,设计了滑块内滚道精度检测装置,主要工作如下:首先,基于激光倾斜扫描滑块内滚道的原理,建立空间测量模型,推导测量数据点与滑块内滚道型面精度的关系式;考虑到测量过程中存在的传感器安装误差,结合测量模型推导出误差补偿算法,经过Matlab数值求解验证算法的正确性。在此基础上,设计相应的工装夹具,结合现有的气浮试验台对高精度圆棒和滑块进行测量。经过误差补偿,分析测量数据的稳定性与准确性,验证了检测方案的可行性。然后,设计了精度检测装置,完成包括待测滑块的安装、精度需求的分配、传动部件的选型、检测功能的实现、关键部件的校核等内容,并初步设计了测控系统,为后续的硬件搭建和软件编写奠定基础。鉴于非接触式测量方案的昂贵成本和对环境的高要求,基于钢球接触式测量原理,设计了接触式滑块内滚道精度检测装置,并根据Adams软件对测量过程中钢球与滚道接触过程的仿真结果,完成对结构设计与测量方法的改进。最后,建立误差模型,分析两种检测装置的总体精度,并将两套方案与现有的人工测量横向对比,突出各自的优势,为装置的产品化指明方向。
【图文】：

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逑壳体触头逡逑图１．３邋滑块的中径量具原理图逡逑２０１５年，大连高金数控集团有限公司的赵顺利、付承云等［１２］人，针对滑块加工精逡逑度的一致性，设计了滑块专用检测装置，如图１．４所示。该装置对被测要素与测量基准逡逑面之间的位置关系进行线性检测，加上不同界面检测的数据，经过计算处理，形成了全逡逑面的精度数据。不但可以提高产品精度，也可以提高滑块的一致性控制，提高生产效率。逡逑图１．４邋滑块专用检测装置实物图逡逑２０１６年，南京理工大学杜坤［１３］提出了一种激光三角位移传感器倾斜测量滑块内滚逡逑道型面精度的方法。该方法将激光位移传感器测量方向与滑块内滚道轴线方向保持倾斜逡逑状态，通过扫描内滚道得出半椭圆轮廓的图像，以最小二乘法进行椭圆拟合。通过数学逡逑分析，内滚道位置和半径大小可以转化为拟合椭圆的形心位置和椭圆的短轴长，实现滑逡逑块内滚道相对滑块基准面的测量。逡逑对于最早设计的滑块中径量具

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图１．３邋滑块的中径量具原理图逡逑２０１５年，大连高金数控集团有限公司的赵顺利、付承云等［１２］人，针对滑块加工精逡逑度的一致性，设计了滑块专用检测装置，如图１．４所示。该装置对被测要素与测量基准逡逑面之间的位置关系进行线性检测，加上不同界面检测的数据，经过计算处理，形成了全逡逑面的精度数据。不但可以提高产品精度，也可以提高滑块的一致性控制，提高生产效率。逡逑图１．４邋滑块专用检测装置实物图逡逑２０１６年，南京理工大学杜坤［１３］提出了一种激光三角位移传感器倾斜测量滑块内滚逡逑道型面精度的方法。该方法将激光位移传感器测量方向与滑块内滚道轴线方向保持倾斜逡逑状态，通过扫描内滚道得出半椭圆轮廓的图像，以最小二乘法进行椭圆拟合。通过数学逡逑分析，内滚道位置和半径大小可以转化为拟合椭圆的形心位置和椭圆的短轴长，实现滑逡逑块内滚道相对滑块基准面的测量。逡逑对于最早设计的滑块中径量具，，装置的滑轴轴线很难平行于内滚道轴线，此时测出逡逑的中径值有误差。同时由于是手持式的，对于相同的测量人员，都会产生不同的测量误逡逑差
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132

【参考文献】