關(guān)于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)的研究

楊鋒

摘 要： 本文主要從被測參數(shù)及其檢測方法、？檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、誤差分析與分離這三個(gè)方面對于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞： 階梯軸；檢測系統(tǒng)；尺寸；被測參數(shù)

一、被測參數(shù)及其檢測方法

1、直徑及檢測方法

由于階梯軸類的形狀的不同，不同的位置和方向上所測量的直徑也不盡相同，此時(shí)就需要從各個(gè)方向、多個(gè)角度來進(jìn)行直徑的測量，取平均值作為測量結(jié)果。

一般來說直徑的檢測方法可以根據(jù)出發(fā)點(diǎn)的不同分為以下幾類：直接測量法和間接測量法、絕對測量法和相對測量法、接觸式測量和非接觸式測量、一點(diǎn)法，二點(diǎn)法、、三點(diǎn)法以及多點(diǎn)法。

2、圓度誤差及檢測方法

圓度誤差指的就是兩個(gè)同心圓包容實(shí)際輪廓，當(dāng)他們的半徑最小時(shí)，此時(shí)這個(gè)半徑差就被叫做輪廓的圓度誤差。一般來說，圓度誤差具有徑向性、周期性這兩個(gè)幾何特征。圓度誤差的檢測方法主要有半徑檢測法、兩點(diǎn)三點(diǎn)檢測法、坐標(biāo)檢測法這三種。筆者主要選擇的是兩點(diǎn)檢測法。

3、圓跳動(dòng)極其檢測方法

圓跳動(dòng)指的就是被測要素圍繞基準(zhǔn)軸線向無軸向方向移動(dòng)回轉(zhuǎn)一周，此時(shí)指示器在給定方向上測得的最大最小數(shù)之差。

測量時(shí)，基準(zhǔn)軸線十分的重要，一般來說主要可以通過兩頂尖連線法、V形座、V形架體現(xiàn)法這幾種方法。測量時(shí)需要注意測量方向與被測要素應(yīng)該處于以一個(gè)垂直的狀態(tài)。

4、同軸度極其檢測方法

同軸度誤差就是指被測的實(shí)際軸線相對于基準(zhǔn)軸線而言的變動(dòng)量。一般來說，理想的同軸度誤差為零。

檢測同軸度誤差主要使用的方法就是坐標(biāo)測量法、平臺坐標(biāo)法、對徑差法等等

二、檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

檢測系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是由底座、頭架、尾架、滾動(dòng)導(dǎo)軌以及測量架組合而成的。首先，底座是一個(gè)為T型的框架機(jī)構(gòu)，剛性十分好。在底座上面可以將頭架、尾架和滾動(dòng)導(dǎo)軌固定在上面，而頭架與尾架這兩個(gè)結(jié)構(gòu)是可以進(jìn)行靈活的調(diào)整的，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)測量不同長度的軸。而頭架主要的作用在于能夠支撐工件使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)部含有調(diào)速電機(jī)、當(dāng)測量時(shí)，會(huì)將工件的轉(zhuǎn)速控制在合理的范圍之內(nèi)，因?yàn)橐坏┺D(zhuǎn)速過高或過低，會(huì)直接導(dǎo)致電感測頭瞬間離開被測表面而出現(xiàn)的測量誤差后者是測量效率。尾架的作用也差不多是起到支撐工件運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。但是尾架的位置是可以移動(dòng)調(diào)整的，目的是在于能夠測量不同長度的額工件。尾架頂尖具有一定的盯緊力，目的在于能夠使工件頂緊。頂緊力的大小應(yīng)該隨著工件的重量相應(yīng)的發(fā)生變化。導(dǎo)軌部件的作用主要在于能夠?qū)崿F(xiàn)測量架的進(jìn)入和推出，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了起到靈活運(yùn)作的目的，筆者所采用的是滾珠導(dǎo)軌。

2、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上圖為電路系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。所采用的位移傳感器的測量范圍為正負(fù)1mm。

電路系統(tǒng)的實(shí)際工作過程如下：，被測工件進(jìn)入側(cè)位，通過計(jì)算機(jī)大考控制電路使繼電器繼續(xù)工作，然后控制電機(jī)代工工件旋轉(zhuǎn)，光電未知的傳感器測量被測工件的起始位置。如果一旦輸出有效，那么計(jì)算機(jī)相對于位移傳感器進(jìn)行采樣，直到輸入再次有效。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括了四個(gè)模塊：測量功能設(shè)定菜單模塊、測量數(shù)據(jù)處理模塊、測量結(jié)果輸出模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊。

3.1測量功能設(shè)定菜單模塊

測量功能設(shè)定菜單模塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)該是追求功能強(qiáng)大，以及良好的頁面展示。主菜單頁面顯示如下：通過用戶輸入判定可出現(xiàn)9個(gè)內(nèi)容，分別為：工作名稱設(shè)定、結(jié)果輸出方式選擇、測量日期、被測軸面選擇、工件外形尺寸、統(tǒng)計(jì)方式選擇、準(zhǔn)件軸尺寸、零件標(biāo)定、測量方式選擇。

3.2測量數(shù)據(jù)處理模塊

一般來說所需要測量的數(shù)據(jù)包括了軸的平均直徑、橢圓度、徑向跳動(dòng)、同軸度。

3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊

統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)主要包括了產(chǎn)品合格率、廢品率、可修品率和尺寸統(tǒng)計(jì)方差計(jì)算。

3.4測量結(jié)果輸出模塊

測量結(jié)構(gòu)輸出這個(gè)模塊包括了兩個(gè)部分：屏幕顯示和表格的打印。其實(shí)兩個(gè)部分的內(nèi)容是完全一致的，均能夠直觀的將測量的信息表現(xiàn)顯示出來。

三、誤差分析與分離

1、誤差分析與估計(jì)

通過設(shè)計(jì)方案對于測量誤差進(jìn)行分析，需要結(jié)合實(shí)際和理論，通過對可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行科學(xué)合理的分析，從而得出一定的誤差范圍，這樣就能夠在之后采取相應(yīng)的措施來減小誤差的發(fā)生，提高系統(tǒng)的精度。

而檢測系統(tǒng)的誤差的出現(xiàn)一般來源于以下幾個(gè)方面：測量工具的測量誤差、測量方法的誤差、測量環(huán)境誤差、人員誤差。而其中測量工具的誤差又包括了傳感器誤差、測量電路誤差。數(shù)據(jù)采集誤差等這些方面。環(huán)境誤差則是指工件尺寸會(huì)隨著溫度的變化也產(chǎn)生一定的變化。而由于該檢測系統(tǒng)中的測量完全采用的而是全自動(dòng)測量，因此，人員幾乎無法造成讀數(shù)誤差。

但是還存在一些隨機(jī)的因素所造成的誤差需要進(jìn)行詳細(xì)的分析。比如像是標(biāo)準(zhǔn)件誤差、測量力所引起的變形誤差、被測件所放置的位置的不同導(dǎo)致的誤差、回轉(zhuǎn)誤差、溫度誤差、傳感器與測量電路誤差、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誤差等等這些方面。

2、誤差分離技術(shù)的應(yīng)用

一旦檢測系統(tǒng)出現(xiàn)誤差就需要采取相應(yīng)的措施來消除誤差，提高檢測系統(tǒng)的檢測精度。

一般來說主要可以應(yīng)用誤差分離技術(shù)來講測量的結(jié)果分離出來，主要使用的方法有：方向法、多部法、三點(diǎn)法、二點(diǎn)法。首先反向法主要是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量通過反向法進(jìn)行相互之間的比較，再改變測件和測量頭的方向，之后將所得到了兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這樣就能夠?qū)y量量與標(biāo)準(zhǔn)量的形狀誤差有效的分離開來，并且不容易受到諧振干擾等方面的影響，最后在于對于數(shù)據(jù)的處理也會(huì)更加的簡單，操作也簡單上手不復(fù)雜。多部法也叫做多位法，也是采用的兩種數(shù)據(jù)之間的對比實(shí)現(xiàn)的。三點(diǎn)法就是將三個(gè)電感傳奇安裝到工件的不同防線，但是他們的軸線是需要相交于某一個(gè)具體的點(diǎn)的。二點(diǎn)法原理的誤差其實(shí)與三點(diǎn)法分離的結(jié)果有一定的相似性。但是這種方法中工件的圓度對軸線回轉(zhuǎn)誤差的影響會(huì)更小。

結(jié)論：本文主要對于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，但筆者認(rèn)為，還需要從以下三個(gè)方面展開更加深入的探究：首先，需要提高檢測系統(tǒng)的敏捷性，使其能夠使用與多種型號的要求；然后，需要增加其中的模塊，使檢測系統(tǒng)具有更多的功能；最后就是需要在當(dāng)前的基礎(chǔ)之上，作出產(chǎn)品的優(yōu)化，包括外觀，性價(jià)比，維修方面等等?！?/p>

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