基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法制造方法及图纸

一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一与第二横架及三台伺服电机组成；激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪；检测驱动装置用于实现非检测位置与检测位置之间的转换；控制处理装置用于对五台激光测距仪和三个伺服电机发送控制信号，接收五台激光测距仪采集到的距离信息，对距离信息进行滤波去噪、信息分离、多参数分析及最优中心算法处理，得到被测件中心位置坐标及中心偏移量的大小与方位。本发明专利技术测量速度快，测量所需时间短，同心度结果误差达到1mm。

Concentricity measuring device for large forging and its detection method based on ranging principle

A measuring device for concentricity of large forgings based on distance measuring principle, including laser detection device, detection drive device, control processing device and display device. The laser detection device is mainly composed of a Z frame and five laser rangefinder; the detection drive is mainly composed of a base, a bracket, a first and second cross frames, and three servers. The laser detection device includes the right angle Z word frame and five laser rangefinder; the detection drive device is used to realize the conversion between the non detection position and the detection position; the control processing device is used to send control signals to five laser rangefinder and three servo motors and receive the range letter collected by five laser rangefinder. The distance information is filtered and de-noised, the information separation, the multi parameter analysis and the optimal center algorithm are processed to obtain the size and orientation of the center position coordinates and the center offset of the measured parts. The invention has the advantages of fast measuring speed, short measuring time, and the error of concentricity is 1mm.

【技术实现步骤摘要】
基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法
本专利技术涉及一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法，属于机械加工中的工件同心度测量

技术介绍
测量技术是工业发展的基础，目前，同心度测量作为几何参数测量领域中的一种已经广泛应用于许多领域，大多数带有孔的机器零件都有着同心度要求，以保证产品的合格性。但很多情况下，同心度偏差无法在加工过程中直接或间接得出，而只能在加工后通过检测得到。尽管有些产品通过后续处理后，其缺陷得到了适当的修正，但还是会有相当数量的产品最终因缺陷无法得到修正而成为废品，从而造成了资源和能源的严重浪费，增加了产品的成本。因此，在加工过程中进行中心位置测量对于保证生产产品的质量，提高生产效率具有重要意义。目前，大尺寸锻件同心度检测技术按照原理不同可分为机械检测仪、激光检测仪和CCD检测仪三种，广泛用于各种转动设备的两轴找同心度工作。其中，北京理工大学研制出的DTZ_1型大尺寸同轴度测量仪，克服了以往大尺寸同轴度测量时成本高、对特大型工件不能测量的缺点，误差来源较多且不易控制、对测量环境与被测物体要求高、不能用于微小型元器件检测领域。激光测距的方法大致可以分为飞行时间法、干涉法和三角法三种，在本专利技术装置中，所用到的是激光三角法测距。首先光源发出的激光发射后，在待测目标的表面上产生光斑，经过待测目标的光学作用后，光通过透镜在放置位置敏感器件的焦平面上成像。当用激光扫描待测目标运动时，物体表面上光斑所处的位置同样会发生变化，这样在焦平面上的像的变化就可以通过位置敏感器件定位并求出物体的变化量，实现测距的要求。将所测得的数据传至处理系统，利用算法实现，求得两被测物体截面圆心坐标，从而根据同心度参数调整被测件的相对位置。
技术实现思路
本专利技术克服了现有同心度检测技术中的测量精度不足且易受环境影响的缺点，提供一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法，实现了在锻件加工过程中对同心度的精确测量，一方面可以提高锻件的加工质量，另一方面可以减少由于加工误差较大而造成的资源浪费。本专利技术主要利用激光测距原理来实现在锻件加工过程中的同心度检测。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由直角Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一横架、第二横架及三台伺服电机组成；所述激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪，直角Z字架包括第一段、第二段和第三段，第一段与第三段上均装有电控伸缩杆；第一段为垂直向，第二段为水平向，第一段与第二段一端呈直角连接；第三段也为垂直向，与第二段另一端呈直角连接，第一段、第二段和第三段在同一平面内，且第一段与第三段指向相反，第一段端部和第三段端部为可伸缩结构；第一激光测距仪安装在第一段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩，第二激光测距仪安装在第一段的中部，且第一、第二激光测距仪为同向安装；第五激光测距仪在第二激光测距仪的下部且相对于第一激光测距仪反向180度安装在第一段上；第三激光测距仪安装在第三段的中部，第四激光测距仪安装在第三段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩；第三、第四激光测距仪为同向安装且与第一、第二激光测距仪相向；所述检测驱动装置用于实现所述激光检测装置在非检测位置与检测位置之间的转换；其中支架垂直安装在底座的中央位置，支架一侧设有第一导轨，第一横架安装在支架的第一导轨上，通过第一伺服电机驱动能够使第一横架沿垂直向升降；第一横架上侧设有第二导轨，第二横架安装在第一横架的第二导轨上，通过第二伺服电机驱动能够使第二横架沿水平向左右移动；直角Z字架安装在第二横架的端部，且通过第三伺服电机驱动使直角Z字架实现在360度范围旋转；所述控制处理装置采用工控机作为处理核心部件，通过内装的编程软件程序对第一～第三伺服电机及第一～第五激光测距仪发送控制信号，实现对第一～第三伺服电机的启停以及对第一～第五激光测距仪的测量动作控制；并接收第一～第五激光测距仪采集到的距离信息，对接收的距离信息数据分别进行滤波去噪、信息分离、多参数分析及最优中心算法处理，得到被测件中心位置坐标及中心偏移量的大小与方位，并将中心偏移量的大小与方位在所述显示装置上实时显示，将偏移量结果以图形的形式进行显示，最后将同心度结果及锻件调整要求以图形的形式显示在所述显示装置上；所述显示装置为工控机上的显示屏，通过软件编程设计的人机交互界面在显示屏上进行显示，人机交互界面上除上述结果显示区域外，另设有虚拟按钮控制区域。所述一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置的检测方法，该方法内容包括如下步骤：步骤1：通过虚拟按钮控制第一、第二伺服电机的转动，使第一～第五激光测距仪到达测量位置；步骤2：通过第一～第五激光测距仪测得激光检测系统与待测物体表面间的距离；步骤3：控制处理装置对距离信息进行滤波、多参数分析与最优中心算法处理，得到两被测件的中心位置坐标，通过计算得到中心偏移量；步骤4：通过计算机编程将中心偏移量的大小与方向在显示装置上进行实时显示，为调整锻件位置提供可视化的图形信息。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有这样的有益效果：本专利技术的检测装置在短时间内即可到达指定测量位置；激光测量速度快，测量所需时间短，5-8min即可完成测量及结果的显示，适用于锻件加工过程中的同心度检测；数据处理方面采用了多重数据处理方法，使同心度结果误差达到1mm，且能最大程度上减小现场环境噪声带来的影响；本专利技术的检测装置测量锻件尺寸范围广，适用于大部分锻件的同心度检测。附图说明图1是同心度检测驱动装置结构图；图2是控制处理与显示系统图；图3是检测装置测量状态示意图；图4是同一圆柱上下两截面中心坐标显示示意图；图5是两圆柱同心放置时中心坐标显示示意图；图6是两圆柱非同心放置时中心坐标显示示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术的一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，如图1所示，包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置16；其中激光检测装置主要由直角Z字架15及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座8、支架7、第一横架11、第二横架4及三台伺服电机组成；所述激光检测装置包括直角Z字架15和五台激光测距仪，直角Z字架15包括第一段、第二段和第三段，第一段与第三段上均装有电控伸缩杆；第一段为垂直向，第二段为水平向，第一段与第二段一端呈直角连接；第三段也为垂直向，与第二段另一端呈直角连接，第一段、第二段和第三段在同一平面内，且第一段与第三段指向相反，第一段端部和第三段端部为可伸缩结构；第一激光测距仪1安装在第一段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩，第二激光测距仪2安装在第一段的中部，且第一、第二激光测距仪1、2为同向安装；第五激光测距仪3在第二激光测距仪2的下部且相对于第一激光测距仪1反向180度安装在第一段上；第三激光测距仪13安装在第三段的中部，第四激光测距仪12安装在第三段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩；第三、第四激光测距仪13、12为同向安装且与第一、第二激光测距仪1、2相向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，其特征在于：所述检测装置包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由直角Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一横架、第二横架及三台伺服电机组成；所述激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪，直角Z字架包括第一段、第二段和第三段，第一段与第三段上均装有电控伸缩杆；第一段为垂直向，第二段为水平向，第一段与第二段一端呈直角连接；第三段也为垂直向，与第二段另一端呈直角连接，第一段、第二段和第三段在同一平面内，且第一段与第三段指向相反，第一段端部和第三段端部为可伸缩结构；第一激光测距仪安装在第一段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩，第二激光测距仪安装在第一段的中部，且第一、第二激光测距仪为同向安装；第五激光测距仪在第二激光测距仪的下部且相对于第一激光测距仪反向180度安装在第一段上；第三激光测距仪安装在第三段的中部，第四激光测距仪安装在第三段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩；第三、第四激光测距仪为同向安装且与第一、第二激光测距仪相向；所述检测驱动装置用于实现所述激光检测装置在非检测位置与检测位置之间的转换；其中支架垂直安装在底座的中央位置，支架一侧设有第一导轨，第一横架安装在支架的第一导轨上，通过第一伺服电机驱动能够使第一横架沿垂直向升降；第一横架上侧设有第二导轨，第二横架安装在第一横架的第二导轨上，通过第二伺服电机驱动能够使第二横架沿水平向左右移动；直角Z字架安装在第二横架的端部，且通过第三伺服电机驱动使直角Z字架实现在360度范围旋转；所述控制处理装置采用工控机作为处理核心部件，通过内装的编程软件程序对第一～第三伺服电机及第一～第五激光测距仪发送控制信号，实现对第一～第三伺服电机的启停以及对第一～第五激光测距仪的测量动作控制；并接收第一～第五激光测距仪采集到的距离信息，对接收的距离信息数据分别进行滤波去噪、信息分离、多参数分析及最优中心算法处理，得到被测件中心位置坐标及中心偏移量的大小与方位，并将中心偏移量的大小与方位在所述显示装置上实时显示，将偏移量结果以图形的形式进行显示，最后将同心度结果及锻件调整要求以图形的形式显示在所述显示装置上；所述显示装置为工控机上的显示屏，通过软件编程设计的人机交互界面在显示屏上进行显示，人机交互界面上除上述结果显示区域外，另设有虚拟按钮控制区域。...

【技术特征摘要】
1.一种基于测距原理的大型锻件同心度检测装置，其特征在于：所述检测装置包括激光检测装置、检测驱动装置、控制处理装置和显示装置；其中激光检测装置主要由直角Z字架及五台激光测距仪组成；检测驱动装置主要由底座、支架、第一横架、第二横架及三台伺服电机组成；所述激光检测装置包括直角Z字架和五台激光测距仪，直角Z字架包括第一段、第二段和第三段，第一段与第三段上均装有电控伸缩杆；第一段为垂直向，第二段为水平向，第一段与第二段一端呈直角连接；第三段也为垂直向，与第二段另一端呈直角连接，第一段、第二段和第三段在同一平面内，且第一段与第三段指向相反，第一段端部和第三段端部为可伸缩结构；第一激光测距仪安装在第一段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩，第二激光测距仪安装在第一段的中部，且第一、第二激光测距仪为同向安装；第五激光测距仪在第二激光测距仪的下部且相对于第一激光测距仪反向180度安装在第一段上；第三激光测距仪安装在第三段的中部，第四激光测距仪安装在第三段端部的电控伸缩杆上，且可随端部一同伸缩；第三、第四激光测距仪为同向安装且与第一、第二激光测距仪相向；所述检测驱动装置用于实现所述激光检测装置在非检测位置与检测位置之间的转换；其中支架垂直安装在底座的中央位置，支架一侧设有第一导轨，第一横架安装在支架的第一导轨上，通过第一伺服电机驱动能够使第一横架沿垂直向升降；第一横架上侧设有第二导轨，第二横架安装在第一横架的第二导轨上，通过第二伺服电机驱动能够使第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云刚，王永达，刘云杰，夏华，张玉存，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13