[发明专利]轴承滚珠直径超精密在线测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线测量方法，特别涉及一种轴承滚珠直径超精密在线测量方法。

背景技术

目前测量球径一般采用卡尺、三坐标测量仪和激光测量，多是静态测量。卡尺操作简单，读数直观，但无法测量小于半球的非完整球体，而且受量程限制，不宜测量直径较大的球体。且不能用于在线测量。三坐标测量仪很好的解决了上述问题，但是成本很高，体积较大，也不能在线测量。激光测量方法，用光切法比较多，通过激光扫描，在CCD镜头上测得球体所遮住的阴影区域，用最小二乘法计算出球体阴影区域的最大球体直径，精度高但造价高，不能用于在线测量。

发明内容

本发明是针对目前无法实现在线测量球径的问题，提出了一种轴承滚珠直径超精密在线测量方法，能够在滚珠超精密研磨过程中实时测量直径值，此方法具有简单、操作方便、便于控制滚珠质量、工艺性好的特点。

本发明的技术方案为：一种轴承滚珠直径超精密在线测量方法，包括4个激光位移传感器，1个精密手动移动平台，具体方法如下步骤：

1)基于四点测球法，建立球体测量坐标系，通过激光位移传感器测量与球体之间距离值，将距离值转化为坐标值；

2)建立滚珠直径测量回归模型，在球体运动过程中，激光位移传感器不断采集距离值，得出大量点的坐标：用n个点(y_1n，y_2n，y_3n)(i＝1，2，…，n)，其中至少有四点不在同一平面上，进行球面拟合，建立回归模型：Y＝Xβ+ε其中：β＝(α₁，α₂，α₃，r)^T；(α₁，α₂，α₃)为被测球的球心三维直角坐标；r为被测球半径；I₃为三阶单位矩阵；ε_i＝(ε_1i，ε_2i，ε_3i)^T；(r_i，θ_i)为第i个测点的球面坐标；

3)通过对模型的计算方法及精度估计，计算出球径值：(k＝1，2，3)，为测量的球面半径和球心坐标的加权最小二乘估计；为估计结果的精度估计。

所述激光位移传感器，选用基恩士的LK-G80，用于比对激光位移传感器的精度的精密手动移动平台，选用台湾坦联生产的CY-65，精度是0.001mm。。

本发明的有益效果在于：本发明轴承滚珠直径超精密在线测量方法，与其它球径测量仪相比，最大特点就是能够进行在线测量，并可以测量完整或非完整球体半径，再通过反馈控制系统，可以在线控制球体加工精度，降低加工成本

附图说明

图1为本发明轴承滚珠直径超精密在线测量方法中四点测球法示意图；

图2为本发明轴承滚珠直径超精密在线测量方法中球坐标示意图。

具体实施方式

采用四个激光位移传感器，四个激光位移传感器以固定长度安装在空间恰当位置，以其中一个测头建立空间坐标系，取为原点，激光位移传感器发出激光，就测得与球体之间的距离，通过距离计算，就知道了激光在球体上四个点的坐标，这样球体坐标值就可以确定。在球体运动过程中，激光位移传感器不断采集距离值，就得出大量点的坐标，多次测量就平均值，就得出滚珠直径的较精确值。

基于四点测球法，建立球体测量坐标系，通过激光位移传感器测量与球体之间距离值，将距离值转化为坐标值：空间要确定一个球，必须有四个参数，即球心坐标(a，b，c)和球半径R。对应地要已知球面上四个点的坐标才能建立四个方程，构成一个方程组。因此，为了实现球参数的测量，至少要建立四个测量点，即所谓四点测球法。如图1示：为采集测量点的坐标值，特选用激光位移传感器，本发明选择的激光位移传感器是基恩士的LK-G80，同时为了比对传感器的精度，使用的标尺是台湾坦联生产的CY-65系列的单轴精密手动移动平台，它的精度是0.001mm。

假设测点对应的空间坐标为(x_i，y_i，z_i)(i＝1，2，3，4)，被测球的球心坐标(a，b，c)，球半径为R满足：

(x_i-a)²+(y_i-b)²+(z_i-c)²＝R²    (i＝1，2，3，4)    (1)