本發(fā)明涉及檢測技術(shù)，尤其涉及一種細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

細長桿是機械行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的形面之一，而直線度是其最為重要的幾何精度指標(biāo)，對機械產(chǎn)品的使用性能和壽命等起著決定性作用。由于細長桿的檢測基準(zhǔn)難以獲得，自身撓度又比較大，因此檢測難度很大。而隨著機械行業(yè)智能制造的發(fā)展，對細長桿直線度檢測的需求日益迫切。

目前，關(guān)于細長桿直線度檢測的公開技術(shù)方案較少，主要體現(xiàn)在國內(nèi)的高?？蒲袉挝坏牟糠謱嶒炑芯砍晒?。這些方案或者檢測精度無法達到高精度測量的要求，或者因采用多個光學(xué)元件而難以適用于實際生產(chǎn)現(xiàn)場，或者需要采用精密元器件和設(shè)備而導(dǎo)致成本高昂，或者檢測效率低下，難以適應(yīng)實際生產(chǎn)中對檢測節(jié)拍的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)及方法，能夠適應(yīng)實際生產(chǎn)現(xiàn)場的需求，且能獲得良好的細長桿直線度檢測精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)，包括：

支撐平臺，用于支撐待檢測的細長桿工件；

搭載機構(gòu)，設(shè)置在所述支撐平臺上，用于相對所述支撐平臺沿所述細長桿工件的長度方向直線運動；

母線測量單元，搭載在所述搭載機構(gòu)上，用于隨所述搭載機構(gòu)的運動測量所述細長桿工件沿長度方向的多個母線位置的參數(shù)值；

運動誤差測量機構(gòu)，設(shè)置在所述搭載機構(gòu)和所述支撐平臺之間，用于測量所述搭載機構(gòu)直線運動時的運動誤差值；

控制器，分別與所述母線測量單元和所述運動誤差測量機構(gòu)連接，用于根據(jù)所述運動誤差值對所述母線測量單元的檢測結(jié)果進行誤差分離，以確定所述細長桿工件的直線度誤差值。

進一步地，所述搭載機構(gòu)包括滑座和支架，所述支架固定設(shè)置在所述滑座上，所述滑座能夠相對所述支撐平臺沿所述細長桿工件的長度方向直線運動，所述母線測量單元安裝在所述支架上。

進一步地，所述母線測量單元包括多個位移傳感器，分別安裝在所述支架的不同位置，多個所述位移傳感器的測量端分別抵靠在所述細長桿工件的外輪廓表面的不同位置，能夠隨著所述細長桿工件的外輪廓表面相對于所述支架的位置變化獲得各位置對應(yīng)的位移值。

進一步地，所述支架包括相互連接或一體成型的豎直架體和水平架體，所述細長桿工件位于所述豎直架體和所述水平架體所圍區(qū)域，所述至少一個所述位移傳感器設(shè)置在所述豎直架體上，用于測量所述細長桿工件的水平側(cè)母線相對于所述豎直架體的位移值，至少一個所述位移傳感器設(shè)置在所述水平架體上，用于測量所述細長桿工件的上側(cè)母線相對于所述水平架體的位移值。

進一步地，在所述支撐平臺上還設(shè)有導(dǎo)軌和工件固定機構(gòu)，所述工件固定機構(gòu)用于將所述細長桿工件固定在所述支撐平臺上，所述導(dǎo)軌與固定后的細長桿工件平行，所述滑座支撐在所述導(dǎo)軌上，且能夠在所述導(dǎo)軌上滑動。

進一步地，所述運動誤差測量機構(gòu)包括激光發(fā)射裝置和二維位置敏感檢測器，所述激光發(fā)射裝置設(shè)置在所述支撐平臺上，用于向所述二維位置敏感檢測器發(fā)出提供標(biāo)準(zhǔn)直線的激光束，并在所述二維位置敏感檢測器的感應(yīng)面上形成光斑，所述二維位置敏感檢測器固定在所述搭載機構(gòu)上，能夠隨所述搭載機構(gòu)同步運動，用于將感應(yīng)到所述光斑的變動量作為所述搭載機構(gòu)直線運動時的運動誤差值傳遞給所述控制器。

進一步地，還包括驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動所述搭載機構(gòu)相對所述支撐平臺沿所述細長桿工件的長度方向直線運動。

進一步地，所述支撐平臺能夠?qū)崿F(xiàn)自身的調(diào)平和隔振。

進一步地，所述控制器與所述母線測量單元和所述運動誤差測量機構(gòu)之間均采用抗干擾電纜連接。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于前述細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)的細長桿工件直線度檢測方法，包括：

將待檢測的細長桿工件支撐在支撐平臺上母線測量單元的測量區(qū)域；

使搭載機構(gòu)沿所述細長桿工件的長度方向直線運動，并在運動過程中由所述母線測量單元測量所述細長桿工件沿長度方向的多個母線位置的參數(shù)值，同時由運動誤差測量機構(gòu)測量所述搭載機構(gòu)運動時的運動誤差值；

通過控制器接收所述母線測量單元和所述運動誤差測量機構(gòu)分別傳遞的檢測結(jié)果，并根據(jù)所述運動誤差值對所述母線測量單元的檢測結(jié)果進行誤差分離，以確定所述細長桿工件的直線度誤差值。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用母線測量單元對細長桿工件沿長度方向進行母線位置參數(shù)的測量，同時對搭載母線測量單元運動的搭載機構(gòu)進行運動誤差的測量，由于此時母線測量單元的測量結(jié)果中既包括了工件直線度誤差，也包括了搭載機構(gòu)直線運動時的誤差，因此控制器再根據(jù)運動誤差值對母線測量單元的檢測結(jié)果進行誤差分離，從而獲得確定工件的直線度誤差值。從本發(fā)明直線度檢測系統(tǒng)的構(gòu)成來看，其結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，成本低廉，并且設(shè)置和調(diào)整都非常簡便，非常適用于實際生產(chǎn)現(xiàn)場，能夠有效適應(yīng)實際生產(chǎn)中對檢測節(jié)拍的需求；另一方面，由于控制器能夠?qū)⑦\動誤差從直線度誤差中分離出來，因此能夠獲得良好的細長桿直線度檢測精度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1實施例中a-a方向的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

如圖1所示，為本發(fā)明細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1實施例中a-a方向的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1、2，本實施例的細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)包括：支撐平臺2、搭載機構(gòu)、母線測量單元、運動誤差測量機構(gòu)和控制器5。

在本實施例中，支撐平臺2用于支撐待檢測的細長桿工件1。細長桿工件1是指沿自身長度方向的各截面形狀和尺寸相同的細長型工件。支撐平臺2優(yōu)選采用能夠?qū)崿F(xiàn)自身的調(diào)平和隔振的平臺形式，以便盡量減少，甚至消除因缺乏調(diào)平和隔振所帶來的其他誤差，以提高直線度的檢測精度。

搭載機構(gòu)設(shè)置在支撐平臺2上，用于相對于所述支撐平臺2沿所述細長桿工件1的長度方向直線運動。母線測量單元搭載在搭載機構(gòu)上，用于隨所述搭載機構(gòu)的運動測量所述細長桿工件1沿長度方向的多個母線位置的參數(shù)值。

搭載機構(gòu)的運動優(yōu)選采用驅(qū)動機構(gòu)，即在一優(yōu)選實施例中，還可以在細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)中加入驅(qū)動機構(gòu)，該機構(gòu)能夠驅(qū)動所述搭載機構(gòu)相對于所述支撐平臺2沿所述細長桿工件1的長度方向直線運動，以便使搭載機構(gòu)的運動更加平穩(wěn)、可控性更好，同時也能簡化檢測人員的操作。在另一實施例中，也可以省去驅(qū)動機構(gòu)或者不使用驅(qū)動機構(gòu)，而由操作人員直接驅(qū)動搭載機構(gòu)運動，以節(jié)省能源或?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的運動控制。

運動誤差測量機構(gòu)設(shè)置在所述搭載機構(gòu)和所述支撐平臺2之間，該機構(gòu)用于測量所述搭載機構(gòu)直線運動時的運動誤差值?？刂破?分別與母線測量單元和運動誤差測量機構(gòu)連接，其可以從母線測量單元和運動誤差測量機構(gòu)分別獲得檢測過程中的母線測量結(jié)果以及同時的運動誤差情況，由于此時母線測量單元的測量結(jié)果中既包括了工件直線度誤差，也包括了搭載機構(gòu)直線運動時的誤差，因此控制器5能夠根據(jù)該運動誤差值對所述母線測量單元的檢測結(jié)果進行誤差分離，以確定所述細長桿工件1的直線度誤差值。

從本實施例的直線度檢測系統(tǒng)的構(gòu)成來看，其結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，成本低廉，并且設(shè)置和調(diào)整都非常簡便，非常適用于實際生產(chǎn)現(xiàn)場，能夠有效適應(yīng)實際生產(chǎn)中對檢測節(jié)拍的需求；另一方面，由于控制器能夠?qū)⑦\動誤差從直線度誤差中分離出來，因此能夠獲得良好的細長桿直線度檢測精度。

以下結(jié)合圖1、2分別對細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)中各主要組成部分的可用結(jié)構(gòu)形式進行說明。在圖2中，搭載機構(gòu)包括滑座33和支架，支架固定設(shè)置在滑座33上，滑座33能夠相對于支撐平臺2沿細長桿工件1的長度方向直線運動，母線測量單元安裝在支架上。滑座33可以直接在支撐平臺2表面上滑動，也可以通過其他結(jié)構(gòu)間接在支撐平臺2上運動，例如通過導(dǎo)軌34與滑座33的導(dǎo)向配合。支架的作用是安裝母線測量單元，并維持母線測量單元相對于細長桿工件1的相對位置。

母線測量單元優(yōu)選包括多個位移傳感器41,42，分別安裝在支架的不同位置，多個位移傳感器41,42的測量端分別抵靠在細長桿工件1的外輪廓表面的不同位置，能夠隨著細長桿工件1的外輪廓表面相對于支架的位置變化獲得各位置對應(yīng)的位移值?？刂破?可以根據(jù)采集的多條母線測量數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，以提高測量精度。

在圖2中，支架包括一體成型的豎直架體32和水平架體31(豎直架體32和水平架體31也可以獨立并相互連接)。細長桿工件1位于豎直架體32和水平架體31所圍區(qū)域(圖2中矩形開放區(qū)域)，至少一個位移傳感器41設(shè)置在豎直架體32上，用于測量細長桿工件1的水平側(cè)母線(圖2中為最左側(cè)母線)相對于豎直架體32的位移值，至少一個位移傳感器42設(shè)置在水平架體31上，用于測量細長桿工件1的上側(cè)母線相對于水平架體31的位移值。

為了給滑座33在支撐平臺2上進行導(dǎo)向，可在支撐平臺2上進一步設(shè)置導(dǎo)軌34，并且采用工件固定機構(gòu)將細長桿工件1固定在支撐平臺2上，導(dǎo)軌34與固定后的細長桿工件1平行，滑座33支撐在導(dǎo)軌34上，且能夠在導(dǎo)軌34上滑動。這樣當(dāng)滑座33沿導(dǎo)軌34直線滑動時，與其固定的支架及位移傳感器能夠同步運動，以便采集工件長度方向上多個位置的位移值。

圖1、2中示出了一種運動誤差測量機構(gòu)的可行實現(xiàn)方式，即運動誤差測量機構(gòu)包括激光發(fā)射裝置71和二維位置敏感檢測器72，激光發(fā)射裝置71設(shè)置在支撐平臺2上，用于向二維位置敏感檢測器72發(fā)出提供標(biāo)準(zhǔn)直線的激光束7，并在二維位置敏感檢測器72的感應(yīng)面上形成光斑。二維位置敏感檢測器72固定在搭載機構(gòu)上，能夠隨搭載機構(gòu)同步運動，用于將感應(yīng)到光斑的變動量作為搭載機構(gòu)直線運動時的運動誤差值傳遞給控制器5。在圖2中可以看到，二維位置敏感檢測器72固定在豎直架體32上，根據(jù)具體需要，也可以設(shè)置在水平架體31或者滑座33上。

激光發(fā)射裝置71可以直接向二維位置敏感檢測器72發(fā)射激光束7，該激光束7可以提供空間的標(biāo)準(zhǔn)直線，其投射在二維位置敏感檢測器72的感應(yīng)面的光斑可以有效地反映出搭載機構(gòu)在運動直線的垂直平面上的偏移情況，這種偏移可能是由于滑座33、導(dǎo)軌34或支撐平臺2等之間的配合誤差造成的，例如部件裝配時存在平行度誤差、部件加工表面存在平面度誤差等。

由于母線測量單元和運動誤差測量機構(gòu)均采用電氣元件，為了屏蔽外部電磁波干擾，優(yōu)選在控制器5與母線測量單元和運動誤差測量機構(gòu)之間均采用抗干擾電纜8連接。

基于以上的細長桿工件直線度檢測系統(tǒng)實施例，本發(fā)明還提供了細長桿工件直線度檢測方法，包括：

將待檢測的細長桿工件1支撐在支撐平臺2上母線測量單元的測量區(qū)域；

使搭載機構(gòu)沿細長桿工件1的長度方向直線運動，并在運動過程中由母線測量單元測量細長桿工件1沿長度方向的多個母線位置的參數(shù)值，同時由運動誤差測量機構(gòu)測量搭載機構(gòu)運動時的運動誤差值；

通過控制器5接收母線測量單元和運動誤差測量機構(gòu)分別傳遞的檢測結(jié)果，并根據(jù)運動誤差值對母線測量單元的檢測結(jié)果進行誤差分離，以確定細長桿工件1的直線度誤差值。

參考圖1、2，對于采用位移傳感器41、42的母線測量單元來說，隨著搭載機構(gòu)的滑座33沿支撐平臺2上的導(dǎo)軌34直線滑動時，位于豎直架體32的位移傳感器42和位于水平架體31的位移傳感器41可以同時對細長桿工件1的最左側(cè)母線和上側(cè)母線的位移變化進行測量，隨著搭載機構(gòu)相對于細長桿工件1的運動位置不同，位移傳感器41、42可以采集到多組對應(yīng)于不同時間或移動距離的位移值。

與此同時，運動誤差測量機構(gòu)中的激光發(fā)射裝置71發(fā)出的激光束7在二維位置敏感檢測器72的感應(yīng)面形成的光斑的變動量和傾斜角度會被二維位置敏感檢測器72采集并發(fā)送給控制器5。這里的變動量和傾斜角度具體指的是光斑相對于二維位置敏感檢測器72的感應(yīng)面的中心點的距離和傾角。這樣，針對于每個采集點(對應(yīng)于搭載機構(gòu)的不同運動位置)控制器都會接收到該采集點的兩條母線的位移值、光斑在水平和豎直方向的變動量以及傾斜角度，再基于已知的初始點的母線位移值、光斑的變動量和傾斜角度以及該采集點的測量間距，可以以分離誤差的方式計算出每個采集點的最左側(cè)母線和上側(cè)母線的實際變動量。對多個采集點的最左側(cè)母線和上側(cè)母線的實際變動量進行直線擬合，再根據(jù)離散點與該擬合直線的最大距離來確定細長桿工件的直線度。除了計算直線度之外，通過計算豎直方向上的最大縱坐標(biāo)和最小縱坐標(biāo)之差可得到細長桿工件的撓度。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。