一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元及测量方法，包括定心轴、安装于定心轴上的测量模块和随行支撑模块，其中测量模块与随行支撑模块串联。由随行支撑模块将测量模块支撑于被测的变直径深孔中，测量模块同时完成变直径深孔圆心和内径的显示和测量。本发明专利技术采用自适应的测量模块和随行支撑模块，可显著提高变直径深孔检测系统的作业精度与效率。

A Multifunctional Measuring Unit and Measuring Method for Variable Diameter Deep Hole Detection System

The invention discloses a multi-functional measuring unit and a measuring method for a variable diameter deep hole detection system, including a centering axis, a measuring module mounted on the centering axis and a traveling support module, in which the measuring module is in series with the traveling support module. The measurement module is supported by the traveling support module in the measured variable diameter deep hole. The measurement module can display and measure the center and inner diameter of the variable diameter deep hole at the same time. The invention adopts an adaptive measurement module and a traveling support module, which can significantly improve the operation accuracy and efficiency of the variable diameter deep hole detection system.

【技术实现步骤摘要】
一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元及测量方法
本专利技术公开了一种多功能测量单元，尤其涉及一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元及测量方法，属于深孔检测装备

技术介绍
随着大型、超大型零件越来越广泛用于现代飞机、轮船、大型精密仪器等产品，对孔深与孔径比大于5的深孔或超深孔零件的测量越来越频繁。为了提高深孔或超深孔零件测量的精度与效率，出现了一下基于自主行走机构的深孔自动测量系统。作为深孔自动测量系统的重要组成部分，测量单元的检测精度、检测效率和适应性显得尤为重要。目前，深孔自动测量系统的测量单元功能比较单一，而且主要适用于等直径深孔的检测。
技术实现思路
本专利技术针对现有深孔内径测量系统测量指标单一、测量效率低，以及难以适应深孔内径变化较大场合的技术问题，提出了一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元。本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，包括定心轴，安装在定心轴上的测量模块和随行支撑模块；所述随行支撑模块包括缸筒，缸筒内的定心轴上套设有锥形活塞一和锥形活塞二，锥形活塞一和锥形活塞二的小端分别朝向缸筒的两个筒口，靠近锥形活塞一的筒口通过滚动轴承三设置有缸盖一，靠近锥形活塞二的筒口通过滚动轴承四设置有缸盖二，锥形活塞一和锥形活塞二之间的缸体上具有进气口；锥形活塞一与缸盖一之间的定心轴上套设有第一压簧，在缸盖二与锥形活塞二之间的定心轴上套设有第二压簧，第一压簧与第二压簧的特性参数相同；锥形活塞一和锥形活塞二沿着锥面母线方向开设有T型滑槽二，支撑杆一一端经销轴滑动地安装在T型滑槽二内，支撑杆另一端以滑动副连接支撑杆二；支撑杆二末端装接刚性滚轮；刚性滚轮与支撑杆二之间装有压力传感器二；缸盖二远离缸筒的一端具有向缸筒长度方向延伸的后接筒，后接筒内转动套设支撑筒；所述测量模块包括支撑筒，支撑筒的筒口自外向内于定心轴上套设有转盘和定盘，定盘的中心设有一个通孔一，通孔一中设置有滚动轴承二，转盘的伸出轴穿过滚动轴承二伸入支撑筒体内，伸入端套设有从动齿轮一，从动齿轮一与安装在驱动电机一输出轴上主动齿轮一相啮合；驱动电机一及编码器安装在定盘端面的固定支架一上，固定支架一与定心轴之间装有滑动轴承；滚动轴承二被轴承端盖一密封于通孔一中；位于转盘处的定心轴上同轴连接有激光发射器；定盘靠近转盘的端面周向开设有径向T型滑槽，T型滑槽内安装径向滑块；转盘上开设有贯穿转盘盘面厚度的腰形槽，腰形槽的两端位于两个不同直径的圆上，腰形槽内通过滚动轴承一安装有轴承轴，轴承轴一端与径向滑块连接，另一端沿着转盘半径方向连接有测头座，测头座上沿着转盘半径方向连接有测头，测头与测头座之间装有压力传感器一。优选地，为了减小整个装置的重量，锥形活塞一和锥形活塞二的中心均开有一个喇叭型减重孔，锥形活塞一减重孔的小端装有隔离盖一，锥形活塞二减重孔的小端装有隔离盖二；第一压簧设置在缸盖一与隔离盖一之间的定心轴上，第二压簧设置在缸盖二与隔离盖二之间的定心轴上。优选地，支撑杆一与支撑杆二之间的滑动副连接结构为：支撑杆一具有一个开口槽，驱动电机三卡设于该开口槽中，驱动电机三的输出轴上同轴连接有丝杆，丝杆套设于支撑杆二内，并与支撑杆二之间以丝杆螺纹副相连，驱动电机三带丝杆转动时，支撑杆二相对支撑杆一滑动。优选地，为了进一步减小整个装置的重量，缸盖二与缸筒连接的一端面开设有减重孔，该端面上设置有驱动电机二，驱动电机二的输出轴转动地穿过缸盖二连接主动齿轮二，主动齿轮二与套装在定心轴上的从动齿轮二相啮合。作为优选实施例，锥形活塞一和锥形活塞二沿着锥面母线方向开设有三个三等分的T型滑槽二，每个T型滑槽二内设置有支撑杆一；定盘上开设有三个三等分的径向T型滑槽，每个T型滑槽内均安装径向滑块，转盘上开设有三个均布的腰形槽，每个腰形槽内均设置有轴承轴。一种变直径深孔检测方法，包括：1)测量前，首先根据被测工件变直径深孔内径的大小选择合适长度的测头，将其与测头座经压力传感器二采用螺纹相连，完成该多功能测量单元的标定工作，具体实施步骤如下：a)控制驱动电机一正转，通过主动齿轮一和从动齿轮一，带动转盘绕定盘旋转，在径向T型滑槽和腰形槽共同约束下，径向滑块经轴承轴和测头座带动测头沿定盘半径方向移至最内侧，借助辅助量具和压力传感器一测出此时三个测头所对应的最小孔径值φmin，并将转盘此时位置作为编码器计数的初始位置；b)控制驱动电机一反转，通过主动齿轮一和从动齿轮一，带动转盘绕定盘旋转，在径向T型滑槽和腰形槽共同约束下，径向滑块经轴承轴和测头座带动测头沿定盘半径方向移至最外侧，借助辅助量具和压力传感器测出此时三个测头所对应的最大孔径值Φmax，根据编码器计数值，计算出此时转盘的转角αmax；c)当控制驱动电机一，通过定盘、转盘、径向滑块和轴承轴5，使滚动轴承一位于腰形槽某一中间位置，此时测头量得的直径可根据编码器计数算出瞬时转角α*，以及上述的φmin、Φmax和αmax计算得到；2)测量时，在随行支撑模块支撑下，由测量模块完成深孔待测位置的圆心和内径的显示与测量，具体实施过程如下：a)通过随行支撑模块的进气口，向缸筒内注入压力气体，压力气体推动锥形活塞一向压缩第一压簧的方向移动，推动锥形活塞二向压缩第二压簧的方向移动，使支撑杆一于T型滑槽二内滑动，使支撑杆一伸出缸筒外；将随行支撑模块和测量模块一同放置于被测的变直径深孔中，继续向缸筒内注入压力气体，使得刚性滚轮与被测的变直径深孔的内壁贴合；当深孔直径变化不大时，利用缸筒内压力气体变化调整刚性滚轮径向位置；当深孔直径变化较大时，即支撑杆一与支撑杆二之间的压力传感器二感应的压力值小于设定值时，启动电机三，通过丝杆、支撑杆二，调整刚性滚轮径向位置，最终使锥形活塞一和锥形活塞二上的刚性滚轮始终支撑于被测深孔内壁上；b)在随行支撑模块的支撑杆一、支撑杆二、刚性滚轮支撑下，定心轴位于被测变直径深孔的轴心位置，由安装在定心轴上的激光发射器投影出量测位置的圆心位置；c)根据测量模块的压力传感器一感应的测量值，若该测量值等于设定值，驱动电机一保持不动；若该测量值小于设定值，驱动电机一正转，否则驱动电机一反转；通过定盘、转盘、径向滑块和轴承轴，带动测头运行至相应位置，记下此时测头量得的直径可根据编码器计数算出瞬时转角α*，结合上述的φmin、Φmax和α计算出测量位置的内径尺寸；d)若需测量同一截面上不同位置处的孔内径，启动驱动电机二，通过主动齿轮二、从动齿轮二和定心轴，带动测量模块在当前截面内产生旋转，将测头旋至相应待测位置，再根据步骤c)完成内径的测量。本专利技术具有如下效果：1、随行支撑模块采用压力气体和丝杆副两种方法，大大提高了支撑杆一与支撑杆二组合支撑对变直径深孔的自适应能力；2、通过固定盘与转盘的设置，使测量模块具有自定心功能；3、采用机电传动与传感检测技术，实现了测头具有了自适应功能。附图说明图1为根据本专利技术整体结构示意图；图2为图1的剖视图；图3为定盘的结构；图4为转盘的结构；图5为连杆一与连杆二装接示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对本专利技术结构进行详细阐述。如图1所示，本专利技术公开的一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，包括定心轴2021、安装在定心轴2021上的测量模块2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：包括定心轴，安装在定心轴上的测量模块和随行支撑模块；所述随行支撑模块包括缸筒，缸筒内的定心轴上套设有锥形活塞一和锥形活塞二，锥形活塞一和锥形活塞二的小端分别朝向缸筒的两个筒口，靠近锥形活塞一的筒口通过滚动轴承三设置有缸盖一，靠近锥形活塞二的筒口通过滚动轴承四设置有缸盖二，锥形活塞一和锥形活塞二之间的缸体上具有进气口；锥形活塞一与缸盖一之间的定心轴上套设有第一压簧，在缸盖二与锥形活塞二之间的定心轴上套设有第二压簧，第一压簧与第二压簧的特性参数相同；锥形活塞一和锥形活塞二沿着锥面母线方向开设有T型滑槽二，支撑杆一一端经销轴滑动地安装在T型滑槽二内，支撑杆另一端以滑动副连接支撑杆二；支撑杆二末端装接刚性滚轮；刚性滚轮与支撑杆二之间装有压力传感器二；缸盖二远离缸筒的一端具有向缸筒长度方向延伸的后接筒，后接筒内转动套设支撑筒；所述测量模块包括支撑筒，支撑筒的筒口自外向内于定心轴上套设有转盘和定盘，定盘的中心设有一个通孔一，通孔一中设置有滚动轴承二，转盘的伸出轴穿过滚动轴承二伸入支撑筒体内，伸入端套设有从动齿轮一，从动齿轮一与安装在驱动电机一输出轴上主动齿轮一相啮合；驱动电机一及编码器安装在定盘端面的固定支架一上，固定支架一与定心轴之间装有滑动轴承；滚动轴承二被轴承端盖一密封于通孔一中；位于转盘处的定心轴上同轴连接有激光发射器；定盘靠近转盘的端面周向开设有径向T型滑槽，T型滑槽内安装径向滑块；转盘上开设有贯穿转盘盘面厚度的腰形槽，腰形槽的两端位于两个不同直径的圆上，腰形槽内通过滚动轴承一安装有轴承轴，轴承轴一端与径向滑块连接，另一端沿着转盘半径方向连接有测头座，测头座上沿着转盘半径方向连接有测头，测头与测头座之间装有压力传感器一。...

【技术特征摘要】
1.一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：包括定心轴，安装在定心轴上的测量模块和随行支撑模块；所述随行支撑模块包括缸筒，缸筒内的定心轴上套设有锥形活塞一和锥形活塞二，锥形活塞一和锥形活塞二的小端分别朝向缸筒的两个筒口，靠近锥形活塞一的筒口通过滚动轴承三设置有缸盖一，靠近锥形活塞二的筒口通过滚动轴承四设置有缸盖二，锥形活塞一和锥形活塞二之间的缸体上具有进气口；锥形活塞一与缸盖一之间的定心轴上套设有第一压簧，在缸盖二与锥形活塞二之间的定心轴上套设有第二压簧，第一压簧与第二压簧的特性参数相同；锥形活塞一和锥形活塞二沿着锥面母线方向开设有T型滑槽二，支撑杆一一端经销轴滑动地安装在T型滑槽二内，支撑杆另一端以滑动副连接支撑杆二；支撑杆二末端装接刚性滚轮；刚性滚轮与支撑杆二之间装有压力传感器二；缸盖二远离缸筒的一端具有向缸筒长度方向延伸的后接筒，后接筒内转动套设支撑筒；所述测量模块包括支撑筒，支撑筒的筒口自外向内于定心轴上套设有转盘和定盘，定盘的中心设有一个通孔一，通孔一中设置有滚动轴承二，转盘的伸出轴穿过滚动轴承二伸入支撑筒体内，伸入端套设有从动齿轮一，从动齿轮一与安装在驱动电机一输出轴上主动齿轮一相啮合；驱动电机一及编码器安装在定盘端面的固定支架一上，固定支架一与定心轴之间装有滑动轴承；滚动轴承二被轴承端盖一密封于通孔一中；位于转盘处的定心轴上同轴连接有激光发射器；定盘靠近转盘的端面周向开设有径向T型滑槽，T型滑槽内安装径向滑块；转盘上开设有贯穿转盘盘面厚度的腰形槽，腰形槽的两端位于两个不同直径的圆上，腰形槽内通过滚动轴承一安装有轴承轴，轴承轴一端与径向滑块连接，另一端沿着转盘半径方向连接有测头座，测头座上沿着转盘半径方向连接有测头，测头与测头座之间装有压力传感器一。2.根据权利要求1所述的一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：锥形活塞一和锥形活塞二的中心均开有一个喇叭型减重孔，锥形活塞一减重孔的小端装有隔离盖一，锥形活塞二减重孔的小端装有隔离盖二；第一压簧设置在缸盖一与隔离盖一之间的定心轴上，第二压簧设置在缸盖二与隔离盖二之间的定心轴上。3.根据权利要求1所述的一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：支撑杆一具有一个开口槽，驱动电机三卡设于该开口槽中，驱动电机三的输出轴上同轴连接有丝杆，丝杆套设于支撑杆二内，并与支撑杆二之间以丝杆螺纹副相连，驱动电机三带丝杆转动时，支撑杆二相对支撑杆一滑动。4.根据权利要求1所述的一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：缸盖二与缸筒连接的一端面开设有减重孔，该端面上设置有驱动电机二，驱动电机二的输出轴转动地穿过缸盖二连接主动齿轮二，主动齿轮二与套装在定心轴上的从动齿轮二相啮合。5.根据权利要求1所述的一种用于变直径深孔检测系统的多功能测量单元，其特征在于：锥形活塞一和锥形活塞二沿着锥面母线方向开设有三个三等分的T型...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙银成，刘媛媛，刘东风，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32