[发明专利]基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法

说明书

一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一与第二横架及三台伺服电机组成；激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪；检测驱动装置用于实现非检测位置与检测位置之间的转换；控制处理装置用于对五台激光测距仪和三个伺服电机发送控制信号，接收五台激光测距仪采集到的距离信息，对距离信息进行滤波去噪、信息分离、多参数分析及最优中心算法处理，得到被测件中心位置坐标及中心偏移量的大小与方位。本发明测量速度快，测量所需时间短，同心度结果误差达到1mm。

技术领域

本发明涉及一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法，属于机械加工中的工件同心度测量技术领域。

背景技术

测量技术是工业发展的基础，目前，同心度测量作为几何参数测量领域中的一种已经广泛应用于许多领域，大多数带有孔的机器零件都有着同心度要求，以保证产品的合格性。但很多情况下，同心度偏差无法在加工过程中直接或间接得出，而只能在加工后通过检测得到。尽管有些产品通过后续处理后，其缺陷得到了适当的修正，但还是会有相当数量的产品最终因缺陷无法得到修正而成为废品，从而造成了资源和能源的严重浪费，增加了产品的成本。因此，在加工过程中进行中心位置测量对于保证生产产品的质量，提高生产效率具有重要意义。

目前，大尺寸锻件同心度检测技术按照原理不同可分为机械检测仪、激光检测仪和CCD检测仪三种，广泛用于各种转动设备的两轴找同心度工作。其中，北京理工大学研制出的DTZ_1型大尺寸同轴度测量仪，克服了以往大尺寸同轴度测量时成本高、对特大型工件不能测量的缺点，误差来源较多且不易控制、对测量环境与被测物体要求高、不能用于微小型元器件检测领域。

激光测距的方法大致可以分为飞行时间法、干涉法和三角法三种，在本发明装置中，所用到的是激光三角法测距。首先光源发出的激光发射后，在待测目标的表面上产生光斑，经过待测目标的光学作用后，光通过透镜在放置位置敏感器件的焦平面上成像。当用激光扫描待测目标运动时，物体表面上光斑所处的位置同样会发生变化，这样在焦平面上的像的变化就可以通过位置敏感器件定位并求出物体的变化量，实现测距的要求。将所测得的数据传至处理系统，利用算法实现，求得两被测物体截面圆心坐标，从而根据同心度参数调整被测件的相对位置。

发明内容

本发明克服了现有同心度检测技术中的测量精度不足且易受环境影响的缺点，提供一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法，实现了在锻件加工过程中对同心度的精确测量，一方面可以提高锻件的加工质量，另一方面可以减少由于加工误差较大而造成的资源浪费。本发明主要利用激光测距原理来实现在锻件加工过程中的同心度检测。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由直角Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一横架、第二横架及三台伺服电机组成；

所述激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪，直角Z字架包括第一段、第二段和第三段，第一段与第三段上均装有电控伸缩杆；第一段为垂直向，第二段为水平向，第一段与第二段一端呈直角连接；第三段也为垂直向，与第二段另一端呈直角连接，第一段、第二段和第三段在同一平面内，且第一段与第三段指向相反，第一段端部和第三段端部为可伸缩结构；第一激光测距

仪安装在第一段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩，第二激光测距仪安装在第一段的中部，且第一、第二激光测距仪为同向安装；第五激光测距仪在第二激光测距仪的下部且相对于第一激光测距仪反向180度安装在第一段上；第三激光测距仪安装在第三段的中部，第四激光测距仪安装在第三段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩；第三、第四激光测距仪为同向安装且与第一、第二激光测距仪相向；