激光位移传感器在圆柱度误差检测中的应用研究.pdf

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1、２０１６年２月机床与液压Ｆｅｂ?２０１６第４４卷第４期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０４?０３７激光位移传感器在圆柱度误差检测中的应用研究周愿愿，曹雪峰，姜恒，成群林，张伟（上海航天技术研究院第８００研究所，上海２０１６００）摘要：为了提高圆柱度测量的效率和准确性，针对目前手工检测效率低等缺点，提出一种以三维激光位移传感器的测量原理为依据的光电非接触圆柱度测量方法。与传统方法相比，该方法首先搭建了以回转主轴和伺服执行

2、机构为主的测量控制系统平台；其次，利用机械装置的相对运动，通过传感器采样测量物体各测量截面的信息，实现圆柱度误差测量。关键词：圆柱度；激光位移传感器；伺服执行机构；非接触测量中图分类号：ＴＰ２文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）４－１１９－３ＳｔｕｄｙｏｆＣｙｌｉｎｄｒｉｃｉｔｙＥｒｒｏｒＢａｓｅｄｏｎ２ＤＬａｓｅｒＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＳｅｎｓｏｒＺＨＯＵＹｕａｎｙｕａｎ，ＣＡＯＸｕｅｆｅｎｇ，ＪＩＡＮＧＨｅｎｇ，ＣＨＥＮＧＱｕｎｌｉｎ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ（Ｎｏ?８００ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔ

3、ｕｔｅｏｆＳｈａｎｇｈａｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｄｅ⁃ｆｅｃｔｓｏｆｍａｎｕａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｏｐｔｉｃａｌｎｏｎ⁃ｃｏｎｔａｃｔｍｅｔｈｏｄｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄ

4、ｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ３Ｄｌａ⁃ｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｆｉｒｓｔｌｙａｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｂｕｉｌｔｂａｓｅｄｏｎｒｏｔａｒｙｓｐｉｎｄｌｅａｎｄｓｅｒｖｏａｃｔｕａｔｏｒ；ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓｄｒｉｖｅｄｓｅｎｓｏｒｔｏｓａｍｐｌｅｍｅａｓ⁃ｕｒｅｍｅ

5、ｎｔｓｏｆｏｂｊｅｃｔｓａｔｖａｒｉｏｕｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃｉｔｙｅｒｒｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃｉｔｙ；Ｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ；Ｓｅｒｖｏａｃｔｕａｔｏｒ；Ｎｏｎ⁃ｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ圆柱度误差是机械制造和仪器仪表工业中常见的非接触式扫描，形成观测对象表面精确三维点云的一［３］检测项目。目前，大多数工厂企业都是通过人工利用种先进测量技术。这

6、项技术的应用和发展，为实现量具进行接触式测量，其测量精度低，速度慢，易受零件圆柱度公差检测提供了一种先进手段。人为因素的影响，且不适合应用于在线检测。针对以１圆柱度误差检测系统工装设计［１－２］上缺点，提出一种利用激光位移传感器测量原理１?１工装机械结构来实现圆柱度的光电非接触测量方法，该方法能够实基于激光位移传感器的圆柱度误差检测系统机械现快速高精度测量，适合应用在在线自动化检测中。结构如图１所示，包括机械框架模块、驱动圆柱体旋激光扫描技术出现于２０世纪９０年代中期，这种测量转模块、驱动三维激光位移传感器移动模块。

7、技术是利用三维激光位移传感器对观测对象表面进行图１圆柱度误差检测系统结构图机械框架模块包括底板、左平台、右平台和靠驱动圆柱体旋转模块包括驱动装置、１个主滚轮板，是工装的基座，用于支撑滚轮架和导轨模组，其架和３个从滚轮架，用于驱动圆柱体旋转，伺服电机中，左平台和右平台上表面要求在同一平面内。通过减速机和皮带传动，带动主滚轮架旋转，主滚轮收稿日期：２０１４－１２－１４作者简介：周愿愿（１９８６—），工学硕士，工程师，主要研究方向为非接触测量技术等。Ｅ－ｍａｉｌ：４０３４７４５８０＠ｑｑ?ｃｏｍ。·１２０·机床与液压第４４

8、卷架通过摩擦力带动圆柱体旋转。因此，需要合理的电机驱动力矩和转换到主滚轮架滚驱动三维激光位移传感器移动模块包括导轨模轮旋转加速度。组、编码器和三维激光位移传感器，用于带动三维激圆柱体在滚轮上的受力模型如图２所示，主动滚光位移传感器沿着被测圆柱体轴线移动，编码器用于轮与圆柱体的最大摩擦力ｆ为：对三维激光位移传感器发送触发信号。Ｌ－Ｌ２０Ｌ１?２驱