[发明专利]螺旋伞齿轮关键参数激光检测系统及其检测方法

摘要

本发明涉及一种螺旋伞齿轮关键参数激光检测系统及其检测方法，检测的关键参数包括齿根圆半径，齿顶圆半径和齿距误差。本发明的检测系统包括箱体、旋转机构、工作台、回转平台、定心装置、第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器、第三激光三角位移传感器、横梁、安装在立柱上的伺服电机、立柱、Z轴导轨、X轴导轨、数据采集及通信系统、数据处理与显示系统。本发明的检测方法为旋转机构带动着待测齿轮旋转，数据采集系统实时采集激光位移信号，并将采集到的激光位移信号传送到数据处理系统和数据显示系统。本发明检测系统将激光三角位移传感器作为主要检测部件，采用非接触式的激光测量法，在检测的精度和速度上得到了很大提高。

主权项

1.一种螺旋伞齿轮关键参数的检测方法，所述检测方法在螺旋伞齿轮关键参数激光检测系统中进行，所述螺旋伞齿轮关键参数激光检测系统包括箱体、旋转机构、工作台、回转平台、定心装置、第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器、第三激光三角位移传感器、横梁、伺服电机、立柱、Z轴导轨、X轴导轨、数据采集及通信系统、数据处理与显示系统，所述工作台固定安装在所述箱体上，在所述工作台上设有所述回转平台和所述立柱，所述立柱与所述回转平台垂直，所述伺服电机安装在所述立柱上；所述回转平台通过转轴与旋转机构连接，在所述旋转机构的驱动下进行旋转；在所述回转平台上设有所述定心装置，待测螺旋伞齿轮经过定心处理后在电磁力的作用下吸合固定在所述回转平台上并且能随所述回转平台同步转动；所述横梁垂直安装在所述立柱上，所述立柱上设有与其平行的所述Z轴导轨；所述横梁在所述伺服电机的驱动作用下沿着所述Z轴导轨滑动，所述横梁上设有与所述横梁平行的X轴导轨；第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器分别设置在所述横梁上，用于同时对待测齿轮的不同参数进行测量，三个所述激光三角位移传感器在所述伺服电机的驱动下沿X轴导轨移动，并且第三激光位移传感器的角度在测量过程中可根据被测齿轮的节锥角进行调节；所述横梁上设置有用于检测齿顶圆半径的第一激光三角位移传感器，用于检测齿根圆半径的第二激光三角位移传感器，以及用于检测齿距误差的第三激光三角位移传感器；所述第一激光三角位移传感器具有第一安装角度，其用于使所述第一激光三角位移传感器所发射的激光能直射到待测齿轮的齿顶部；所述第二激光三角位移传感器具有第二安装角度，其用于使所述第二激光三角位移传感器所发射的激光能直射到待测齿轮的齿根部；以及所述第三激光三角位移传感器具有第三安装角度，其用于使所述第三激光三角位移传感器所发射的激光能直射到待测齿轮的分度圆上；所述数据采集及通信系统与第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器相连接，所述数据采集及通信系统将获取的数据传送到数据处理系统，数据处理系统对获得的数据进行相应的坐标转换、误差分离、拟合计算后由所述的数据处理与显示系统显示出检测结果；其特征在于：所述检测方法的具体步骤如下：1)首先机械手装置将待测齿轮平放到回转平台上，经定心装置的定心处理后待测齿轮的中心与所述回转平台的中心重合，然后电磁机构通电后产生电磁力，在电磁力的作用下待测齿轮被吸合固定在所述回转平台上，以所述回转平台与所述待测齿轮的接触面中心为极心建立极坐标系；2)在伺服电机的驱动作用下，横梁沿Z轴导轨向下滑动，使得第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器逐渐靠近待测齿轮，然后分别调节所述第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器在所述X轴导轨上的位置，并且第三激光位移传感器的角度可根据被测齿轮的节锥角进行调节，使待测齿轮处于所述第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器的标准量程范围内；所述激光三角位移传感器的位置确定后，记录此时所述激光三角位移传感器的位置，第一激光三角位移传感器的坐标为(X₁,Y,Z)，第二激光三角位移传感器的坐标为(X₂,Y,Z)，第三激光三角位移传感器的坐标为(X₃,Y,Z)；3)所述回转平台在旋转机构驱动下进行旋转，待测齿轮随着回转平台同步转动，所述第一激光三角位移传感器、第二激光三角位移传感器和第三激光三角位移传感器发射的激光分别直射到待测齿轮的齿顶部、齿根部和分度圆上；待测齿轮每随着回转平台同步旋转角度q°，其中q值可在数据处理系统中设定为某一固定值，q的取值范围在0.5～2之间，数据采集系统采集一次每个激光三角位移传感器的激光位移信号，分别记作d₁(t)，d₂(t)，d₃(t)，其中t＝1,2,3,…n,n为大于等于30的正整数；数据采集系统连续采集多组数据，然后将采集到的多组激光位移信号传送到数据处理系统；4)数据处理系统对采集得到的多组数据首先转换成极坐标的形式，第一激光三角位移传感器采集得到的50组数据在极坐标系中坐标可以表示为(tq，X₁‑d₁(t))，第二激光三角位移传感器采集得到的50组数据在极坐标系中坐标可以表示为(tq，X₂+d₂(t))，第三激光三角位移传感器采集得到的50组数据在极坐标系中坐标可以表示为(tq，X₃‑d₃(t)·cosα)，其中α为第三激光三角位移传感器倾斜的角度；tq为极坐标中的极角；然后进行误差分离，最后对误差分离后的数据进行拟合与计算；第一激光三角位移传感器和第二激光三角位移传感器获得的数据拟合为两个圆弧，两个圆弧的半径即为齿顶圆半径和齿根圆半径，第三激光三角位移传感器获得的数据可以拟合出对应的齿廓形状，进一步算出待测齿轮的齿距，将测得的齿距与标准齿距比较即可获得齿距误差；数据 处理 与显示系统显示最终检测结果：齿顶圆半径、齿根圆半径和齿距误差。