[发明专利]一种大型零件内孔圆度在位测量装置及方法

权利要求书

1.一种大型零件内孔圆度在位测量装置，其特征在于，该测量装置包括机械系统和控制系统，所述机械系统包括仪器外壳、仪器主轴、传感器支架和安装在所述传感器支架上的非接触式位移传感器，传感器支架设置在仪器主轴的外端；所述控制系统包括Z轴电机驱动系统、C轴电机驱动系统、传感器信号采集系统和处理器；传感器信号采集系统用于采集仪器主轴沿Z轴方向的直线位移信号、仪器主轴带动非接触式位移传感器沿C轴方向旋转时的非接触式位移传感器读数信号以及与各读数信号对应的沿C轴方向的角位移信号；测量时，将所述仪器主轴放置在被测工件的内孔中，使被测工件内孔轴线与仪器主轴的轴线平行；所述处理器执行相应的软件模块实现以下步骤：

1)控制仪器主轴带动非接触式位移传感器在被测工件内孔中沿C轴旋转至少一周；

2)根据旋转过程中采集到的被测工件内孔上M个采样点的被测工件的非接触式位移传感器读数a_i和对应的C轴的角位移数据θ_i进行最小二乘圆拟合，得到第一最小二乘圆的圆心；计算M个采样点到该圆心的距离，以距离中的最大值和最小值之间的差值作为被测工件内孔的圆度误差，i＝1，2，3，…，M；

所述测量装置还包括对被测工件的非接触式位移传感器读数a_i进行轴系误差补偿的过程，如下：

将被测工件与标准工件上下安装，控制仪器主轴沿Z轴运动到标准工件内部的设定位置后控制仪器主轴带动非接触式位移传感器沿C轴旋转至少一周，按照在被测工件内的角位移数据θ_i采集标准工件的非接触式位移传感器读数，得到与θ_i对应的标准工件的标准内孔上M个采样点的标准工件的非接触式位移传感器读数d_i；

根据标准内孔的M个采样点的标准工件的非接触式位移传感器读数d_i和对应的C轴角位移数据θ_i进行最小二乘圆拟合，得到第二最小二乘圆的圆心和半径r₀；计算标准工件内孔上每个采样点到第二最小二乘圆的圆心的距离r_i，并将该距离r_i减去第二最小二乘圆的半径r₀得到各采样点的轴系误差补偿量e_i；

将各采样点的被测工件的非接触式位移传感器读数a_i减去对应采样点的轴系误差补偿量e_i得到轴系误差补偿后的被测工件的非接触式位移传感器读数b_i。

2.根据权利要求1所述的大型零件内孔圆度在位测量装置，其特征在于，采集到的非接触式位移传感器各相邻读数对应的角位移间隔相等。

3.根据权利要求1所述的大型零件内孔圆度在位测量装置，其特征在于，所述非接触式位移传感器的位移测量误差小于或者等于被测工件允许公差的1/5，所述非接触式位移传感器的量程大于或等于10mm。