[发明专利]一种四轴联动跟踪式曲轴测量方法

说明书

技术领域

本发明属于复杂型线的精密测量领域，具体涉及一种四轴联动跟踪式曲轴测量方法。

背景技术

随着汽车产业成为中国支柱产业地位的确立，汽车零部件的国产化比率在逐年上升。在汽车零件国产化的进程中，作为发动机核心部件的曲轴的生产，一直受到国有大中企业的重视。这使得曲轴零件的生产在我国已经初具规模，并且不同程度的实现了自动化或半自动化的生产。曲轴作为汽车发动机关键零件，主要功能是把各个活塞组件传来的压力转变为转矩，通过传动装置驱动车辆行驶，其质量和性能在很大程度上决定和制约了整机的质量和性能。

目前我国大多数厂家的曲轴检测环节仍然停留于手工抽样的检测方式：

1采用外径千分尺测量主轴颈及连杆轴颈的圆度和圆柱度；

2用千分表测量曲轴的弯曲变形误差。

由于曲轴的生产量大，生产周期短，这种手工检测方式不仅在速度上远远不能适应曲轴生产需要，而且由于使用传统的卡规和塞规等工具来判别曲轴的好坏,个人经验和劳动态度占很大比重,因此主观性强,产品的质量得不到严格的保证,测量过程繁琐,测量结果不够准确、效率较低，并且在检测项目上也无法满足曲轴关键参数的全面检验，很多重要参数如曲轴的圆度、圆柱度、空间相位角、主轴之间的同轴度等因缺少合适的手段而无法检验，实现曲轴的在线测量和在线质量控制则更加成为不可能。

现在尚处于研究阶段的新型曲轴测量方法，例如：基于CCD非接触是曲轴自动检测方法，经过微机软件系统对采集的图像进行数字图像处理，以建立曲轴的二维标准检测图像，从而测量出曲轴的各种外形尺寸。作为一种新型的检测手段,其优点包括:自动化、客观性、非接触和高精度,但将CCD技术应用在曲轴的检测中，势必对测量环境有严格的要求。例如：若光照的不均匀性，会使曲轴表面产生一定的虚光，将会影响测量精度；同时该测量方法对图像的精度有较高的要求，为更接近曲轴的真实尺寸，需要通过更先进的图像处理技术和算法提高图像的真实性，得到更加可靠的测量图像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四轴联动跟踪式曲轴检测方法。可以实现对曲轴的主轴轴颈与连杆轴颈的直径，圆度，圆柱度，锥度，空间相位角，轴线平行度等重要参数进行测量和评价。相对于常规测量方法，精度更高，效率提高，成本降低，对操作人员的专业要求低；相对于新型的非接触式测量方法，可以得到更加可靠的测量信息，且数据处理方法简单。本发明采用计算机全自动测量过程，不仅能满足生产需要的测量精度要求、操作方便快捷、测量成本低、效率高，而且可以适用于不同品种曲轴的检测,适用面较广。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

基于四轴联动的运动系统，采用被动式随动测头，在随动过程中测头始终与曲轴保持接触，在测量过程中，计算机精确控制各轴联动的运动，保证连杆轴颈中心始终处于测头延长线上，且接触位置在±δ范围内变化，将主轴颈中心，连杆轴颈中心，测杆轴线在一条直线上时测头位置设为测量起始位置，测量过程中各轴运动满足给定的数学关系，测量数据分段补偿，最终实现各参数的全自动测量与分析。

在随动过程中通过弹簧保证测头所处任意位置都与曲轴接触，且保证复位弹簧变形量一致。

在测量连杆轴颈时，保证曲轴在绕主轴颈回转的同时，测头跟随连杆轴颈运动，且连杆轴颈中心在测头轴线的延长线上。

测头与连杆轴颈的接触点在±δ范围内变化，δ为测头导轨跨距的1/3～1/5。

在曲轴测量过程中，将主轴颈中心，连杆轴颈中心，测杆轴线在一条直线上时测头位置设为起测位置：

首先，将测杆轴线与主轴颈中心调至一条直线，为保证连杆轴颈中心在其他二者之间且在该直线上，手动将测头调至起测位置附近，然后控制转台正转8°～10°；

(1)若测头变形量持续减小，则控制转台反转，找到变形量从增大转为减小的拐点，对起测点位置初步确定，在此位置上，控制转台正反各转3°～5°对起测点位置进行修改并最终确定；

(2)若测头变形量持续增加，则控制转台继续正转，找到变形量从增大转为减小的拐点，对起测点位置初步确定，在此位置上，控制转台正反各转3°～5°对起测点位置进行修改并最终确定；

(3)若测头变形量先增后减，则将此拐点初步确定为起测点位置，在此位置上，控制转台正反各转3°～5°对起测点进行修改并最终确定。

测量过程中各轴运动满足给定的数学关系是指：在对每段连杆轴颈的测量过程中，为保证连杆轴颈与测头正确有效接触，测头在XOY平面的投影位置坐标应满足如下数学关系：