轴承内径尺寸双光学灵敏杠杆法测量原理研究

发布时间：2020-07-27 14:48

【摘要】：受空间、视觉、触觉等因素的制约,轴承内径尺寸测量一直比外径尺寸测量难度大很多。受光学灵敏杠杆放大作用的启发,本文创新性地提出了双光学灵敏杠杆的的测量方法,对微小位移进行两级放大,从而提高放大倍数,进而提高测量微小位移的分辨力,本文对此展开理论研究及原理验证实验,其主要内容如下:首先,提出了一种新型的轴承内径尺寸测量方法—双光学灵敏杠杆法,简称双光杠杆法,结合光的反射定律,过解析几何的办法建立双光学灵敏杠杆法测量内径尺寸的数学模型,并计算了各反射镜所在的光杠杆机构的放大倍数及其理论分辨力,在本文针对30mm的轴承内径设计的测量方案中,反射镜A单独作用下的放大倍数为18.49倍,反射镜B单独作用下的放大倍数为13.49倍;测头A的分辨力理论值约为0.03μm,测头B的分辨力理论值约为0.04μm,综合可得该双光杠杆法的分辨力可达到0.05μm,理论上可以实现亚微米级的测量。其次,根据光的反射定律,采用矢量法与解析几何法建立了反射镜装调误差分析模型,得出反射镜绕x轴方向旋转的反射镜并不影响光斑在CCD相机上目标方向的位移,各反射镜绕z轴方向旋转产生的误差、反射镜沿轴方向的位移误差才会影响光斑在CCD相机上目标方向的位移。最后,设计了轴承内径尺寸测量的原理验证实验,实验值与理论值相一致,证明了理论模型的正确性;设计实验验证了CCD相机在Zernike矩亚像素算法下分辨力为0.5μm,根据此分辨力计算出在实际测量过程中测头A、测头B分辨力为0.1μm,可满足微米级的测量需求。本文的研究为轴承内径的测量提供了可行方法,该方法有利于在小尺寸在线测量上的应用推广。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133.3
【图文】：

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图 1. 1 气动塞规法原理图都会安装一个探头，当气体经过这个孔间值，由于孔径的大小决定了这个压力值的计算出孔径的具体数据，这种仪器的优点广，但也存在一些不足之处，如其测量仪果的影响非常大，从而对环境要求较高等仪是以电信号作为测试的基本要素，一般都两种电动测量仪，分别是：圆度仪、电动用了直接接触的方法实现孔径的测量，测进行直接的接触，然后在轴轮的作用下对进行转换，获得孔的基本形状，再使用各程中要全程接触测量对象，一旦因为测力部件受到损伤，进而导致仪器和测量对象

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图 1. 2 三坐标测量机示意图1.2.2 内径尺寸测量方法的研究（1）单点法单点法主要针对工件生产加工中最后一道工序磨加工的在线检测。磨加工过程中，轴承内表面布满冷却液及磨屑, 不适用于光学测量[18]；由于轴承内孔的空间有限，多点测量有所不便, 因此采用单点法测量，其测量原理图如图 1.3所示：测量时先将标准工件置于测试平台，测出1L ，再将被测工件安装于测试平台，测出2L ，从而求得工件在内径方向上的尺寸变动量。图 1. 3 单点法测量轴承内径原理图

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图 1. 2 三坐标测量机示意图寸测量方法的研究法要针对工件生产加工中最后一道工序磨加工的在线内表面布满冷却液及磨屑, 不适用于光学测量[18]；多点测量有所不便, 因此采用单点法测量，其测量将标准工件置于测试平台，测出1L ，再将被测工件从而求得工件在内径方向上的尺寸变动量。

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