[发明专利]凸轮轴计算机辅助测量方法及装置

说明书

本发明涉及轮廓曲线的测量技术，具体地说，它涉及一种测量凸轮轴上凸轮的升程误差和凸轮间夹角的计算机辅助测量方法及装置。

在凸轮设计中，一般是以凸轮基圆上的某一个点为升程起始点，按极座标每对应一个相位值，给出一个标准升程值。加工出来的凸轮轮廓表面是一个光滑的曲面，升程起始点的凸轮轮廓上无任何工艺基准。从理论上说，在凸轮轴测量过程中，有这么一个点，可以使得以该点作为凸轮升程起始点所得的升程误差的平方和为最小，这个点被称为最佳起测点。在已有技术中，测量凸轮轴的基本方法如下：在凸轮轮廓的基圆部位取若干个点计算出基圆的平均半径，以平均基圆半径作为零升程，选取设计上规定的升程变化率敏感部位的某个点的标准升程值，转动凸轮轴，使得升程传感器测得的数据刚好等于该点标准升程值，然后求出凸轮轴转过的相位值与该点标准相位值的相位差，以与此差值相等的相位值在凸轮轮廓上对应的点作为最佳起测点，测取各点的升程值，并与设计上规定的标准升程值比较，得出升程误差。由上述测量方法可以看出，在已有技术中，最佳起测点确定的准确程度是评定凸轮轮廓误差的关键。为了比较准确地求出基圆平均半径，需要尽可能多取点;由于加工存在误差，在凸轮轮廓上选取的某个敏感点的实际相位值并不一定是设计上规定的标准相位值，为了比较准确地求出最佳起测点的相位值，要求尽可能多选几个敏感点来进行平均处理;为了比较准确地求出最佳起测点的相位值，还要求采用价格昂贵的分辨率尽可能高的相位传感器。由于在最佳起测点的确定中不可避免地存在着随机性因素，因而会严重影响评定凸轮轮廓误差的可靠性，所以有关这方面的专家花费了很大的努力来寻求有效的校正方法（见《计量技术》1990年第2期，刘兴富，“凸轮升程误差曲线的鉴别与校正”）。任何精密程度的测量传感器都会有一定的误差。在已有技术中一般是采用较高精度的仪器对所用传感器进行检定，事先确定出一系列固定的误差修正值，在测量过程中把相应的误差修正值直接加到每个测量数据上进行精度修正，这种精度修正方法适用于对单一变量的测量。而在凸轮轴测量过程中，由于凸轮轮廓的特性所决定，相位和升程具有一一对应的关系，同样的相位修正值在凸轮轮廓的不同位置上引起的升程误差是不同的、有时差别很大，无法事先确定。因此，在凸轮轴测量中，一般也都尽量直接采用成本很高的高精度相位传感器。随着计算机技术的发展，国内外越来越多地采用计算机进行辅助测量。例如由上海机械学院与北京内燃机总厂联合研制的凸轮轴计算机辅助测量装置和CN87208774U号实用新型专利申请中描述的凸轮轴检测仪，其测量方法与上述已有技术基本相同。由于测量方法上的需要，要求这些装置的相位传感器的分辨率高达2秒，因此除要求圆光栅装置的一次传感元件光栅盘尽可能多刻线以外，还需要利用二次仪表电路进行放大、整形、移相、判向、近百倍的细分及可逆计数。由于相位传感器是测量过程中的主动传感器，二次仪表电路对信号处理的延时效应将影响测量装置的动态特性。在国外，德国OPTON公司生产的UMC850三坐标测量机采用的凸轮轴测量方法，企图根据升程误差的分布状态，利用逐次逼近法进行修正，使其误差的平方和趋于最小，但是仍要求必须把起测点选在凸轮升程起始点附近。因此其起测点与凸轮升程起始点的接近程度也将直接影响整个测量过程的速度及精度。

本发明的目的是提供一种凸轮轴计算机辅助测量方法及装置，使用该方法和装置，以凸轮轮廓上任意一点作为起测点，使凸轮轴只旋转一周，即可准确测出一个凸轮的误差平方和为最小的升程误差，并可准确求出凸轮之间的夹角。

本发明的目的是通过下述方法和装置实现的。

一种凸轮轴计算机辅助测量方法，它采用下列步骤：

（1）将测量主程序、数据采集程序、精度修正程序、曲线拟合程序、升程传感器和相位传感器误差修正值以及被测凸轮轴标准数据存入系统的存储器中;

（2）系统工作，启动数据采集程序，以凸轮轮廓上的任意一点作为起测点，以相等的相位间隔顺序测取各点的升程数据，并记录相应被测点的相位值，直到被测凸轮转过360°为止;