本发明专利技术公开了一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置及方法，包括依次连接的夹紧单元、壳体、调距单元、非接触式的测量探头和处理装置；夹紧单元套接夹紧待测量的旋转轴；壳体包裹旋转轴；壳体的外侧面安装有电容测量变送器，电容测量变送器与测量探头电性通信连接；调距单元用于调整测量探头与待测量的基准面的距离；处理装置与电容测量变送器电性通信连接，处理装置用于处理电容测量变送器的测量数据计算旋转轴的垂直度；处理装置包括存储器和处理器；存储器用于储存处理测量数据的计算程序；处理器用于调用计算程序计算旋转轴的垂直度；采用非接触式的测量技术，能够实现旋转轴与基准面的任意方向的测量和多点测量。轴与基准面的任意方向的测量和多点测量。轴与基准面的任意方向的测量和多点测量。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及垂直度测量
，特别涉及一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置及方法。
技术介绍
[0002]高端电机与高端装备在制造业发展中，占据着越来越重要的地位。如伺服电机或新能源装备，均对其旋转轴的垂直度提出了越来越高的要求。
[0003]旋转轴的垂直度是影响装备性能的重要因素之一，其旋转轴与安装平面的垂直与否，难以用肉眼观察得到，需要精密的垂直度测量仪器。
[0004]目前关于测量旋转轴的垂直度主要还是使用传统的接触式的测量方法。例如人工手动打表法，光隙法测量法等方法，以及利用气浮原理实现精密导向的垂直度测量仪，该方法运用气浮与真空吸附原理进行测量，在测量的过程中都必须有气体作润滑。
[0005]随着精密装备制造业的快速发展，针对旋转轴精密度要求越来越高，现有垂直度测量技术的缺点如下：
[0006]1、人工手动打表法和光隙法：其操作过程相对繁杂，测量效率不高，同时精度也不高。
[0007]2、气浮法实现精密导向的垂直度测量：其技术难度较大，该仪器价格昂贵且只能放置于检测室内，不能运用在制造环境下，对环境要求较高，操作过程也较复杂。
[0008]为此急需一种垂直度的非接触测量技术方案，以解决现有的垂直度测量方案精度低、技术难度大和成本高的问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置及方法，以解决现有的垂直度测量方案精度低、技术难度大和成本高的问题。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置，包括依次连接的夹紧单元、壳体、调距单元、非接触式的测量探头和处理装置；所述夹紧单元套接夹紧待测量的旋转轴；所述壳体包裹所述旋转轴；所述壳体的外侧面安装有电容测量变送器，所述电容测量变送器与所述测量探头电性通信连接；所述调距单元用于调整所述测量探头与待测量的基准面的距离；所述处理装置与所述电容测量变送器电性通信连接，所述处理装置用于处理所述电容测量变送器的测量数据计算所述旋转轴的垂直度；所述处理装置包括存储器和处理器；所述存储器用于储存处理所述测量数据的计算程序；所述处理器用于调用所述计算程序计算所述旋转轴的垂直度。
[0011]在其中一个实施例中，所述夹紧单元包括第一抱箍块和第二抱箍块；所述第一抱箍块和所述第二抱箍块以可调整相对距离的方式连接。
[0012]在其中一个实施例中，所述调距单元包括微调螺杆和微调块；所述微调螺杆与所述壳体的外侧面连接固定；所述微调块的侧面与所述壳体的外侧面滑动连接；所述微调螺
杆的伸缩端与所述微调块连接固定；所述微调螺杆的轴线与所述旋转轴的中心轴线平行；所述微调块与所述测量探头连接固定。
[0013]在其中一个实施例中，所述调距单元还包括导轨和滑块，所述导轨与所述滑块滑动连接；所述导轨与所述微调块连接固定；所述滑块与所述壳体连接固定。
[0014]在其中一个实施例中，所述微调块上还安装有悬臂，所述悬臂与所述测量探头以可拆卸的方式连接固定。
[0015]在其中一个实施例中，所述测量探头为电容式传感器或电感式传感器。
[0016]在其中一个实施例中，所述处理器包括数据转换模块、运算模块和数据输出模块；所述数据转换模块用于，获取所述测量探头与所述基准面接触时的电容值C0；获取所述测量探头当前d1点的高度值数据和电容值数据为(d1，C1)；获取所述测量探头当前d2点的高度值数据和电容值数据为(d2，C2)；获取所述测量探头在点A与点B到所述基准面的距离分别为L1和L2；所述运算模块用于，将获得的数据，按下列公式进行计算：
[0017][0018]其中，d为所述测量探头与所述基准面的距离；
[0019]CZD＝L
·
tanθ
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(2)
[0020]所述点A和所述点B与所述基准面的距离差值表示为Δmax即有：
[0021]Δmax＝L2
‑
L1
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(3)
[0022][0023]由式(3)和式(4)可得，所述旋转轴在测量方向上的所述垂直度的计算公式为：
[0024][0025]在所述水平方向上，以所述旋转轴为中心，所述点A与所述点B之间的半径为R；设所述旋转轴的垂直度为CZD；设所述旋转轴的长度为L；设所述旋转轴与所述基准面的所述偏差角度为θ；所述数据输出模块用于，输出所述数据转换模块和所述运算模块中获得的数据值。
[0026]本专利技术还提供了，一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量方法，
[0027]将所述夹紧单元套接夹紧需要测量的所述旋转轴；将所述测量探头的探测部位朝向需要测量的基准面；
[0028]调整所述调距单元，使所述测量探头移动直至与所述基准面接触，所述处理装置获取当前的电容值数据并建立基准值C0；同时记录此时测量探头的高度；
[0029]选择标定值d1和d2；
[0030]通过所述调距单元将所述测量探头移动到d1点，将当前高度值数据填入所述计算程序中；获取当前d1点的高度值数据和电容值数据为(d1，C1)；
[0031]通过所述调距单元将所述测量探头移动到d2点，将当前高度值数据填入所述计算程序中；获取当前d2点的高度值数据和电容值数据为(d2，C2)；
[0032]所述电容式传感器的电容值C与高度值d的关系式为：
[0033][0034]其中，d为所述测量探头与所述基准面的距离；
[0035]由此，完成所述测量探头的电容值的标定，建立基准。
[0036]在其中一个实施例中，包括垂直度计算步骤：
[0037]设与所述基准面垂直的轴为垂直轴；设所述旋转轴的垂直度为CZD；设测量点包括点A和点B；
[0038]在所述水平方向上，以所述旋转轴为中心，所述点A与所述点B之间的半径为R；
[0039]所述点A与所述点B到所述基准面的距离分别为L1和L2；
[0040]所述旋转轴的长度为L，所述旋转轴与所述垂直轴的偏移角为θ,即所述旋转轴与所述基准面的所述偏差角度为θ；
[0041]所述测量探头的探测部位在所述点A处与所述基准面的距离为L1；
[0042]所述测量探头的探测部位在所述点B处与平面的距离为L2；
[0043]在水平方向上，以所述旋转轴为中心，所述点A与所述点B对称布置；
[0044]根据垂直度定义得：
[0045]CZD＝L
·
tanθ
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(2)
[0046]所述点A和所述点B与所述基准面的距离差值表示为Δmax即有：
[0047]Δmax＝L2
‑
L1
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(3)
[0048][0049]由式(3)和式(4)可得，所述旋转轴在测量方向上的所述垂直度的计算公式为：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转轴与基准面的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，包括依次连接的夹紧单元、壳体、调距单元、非接触式的测量探头和处理装置；所述夹紧单元套接夹紧待测量的旋转轴；所述壳体包裹所述旋转轴；所述壳体的外侧面安装有电容测量变送器，所述电容测量变送器与所述测量探头电性通信连接；所述调距单元用于调整所述测量探头与待测量的基准面的距离；所述处理装置与所述电容测量变送器电性通信连接，所述处理装置用于处理所述电容测量变送器的测量数据计算所述旋转轴的垂直度；所述处理装置包括存储器和处理器；所述存储器用于储存处理所述测量数据的计算程序；所述处理器用于调用所述计算程序计算所述旋转轴的垂直度。2.根据权利要求1所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述夹紧单元包括第一抱箍块和第二抱箍块；所述第一抱箍块和所述第二抱箍块以可调整相对距离的方式连接。3.根据权利要求1所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述调距单元包括微调螺杆和微调块；所述微调螺杆与所述壳体的外侧面连接固定；所述微调块的侧面与所述壳体的外侧面滑动连接；所述微调螺杆的伸缩端与所述微调块连接固定；所述微调螺杆的轴线与所述旋转轴的中心轴线平行；所述微调块与所述测量探头连接固定。4.根据权利要求3所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述调距单元还包括导轨和滑块，所述导轨与所述滑块滑动连接；所述导轨与所述微调块连接固定；所述滑块与所述壳体连接固定。5.根据权利要求3所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述微调块上还安装有悬臂，所述悬臂与所述测量探头以可拆卸的方式连接固定。6.根据权利要求1所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述测量探头为电容式传感器或电感式传感器。7.根据权利要求1所述的非接触式垂直度测量装置，其特征在于，所述处理器包括数据转换模块、运算模块和数据输出模块；所述数据转换模块用于，获取所述测量探头与所述基准面接触时的电容值C0；获取所述测量探头当前d1点的高度值数据和电容值数据为(d1，C1)；获取所述测量探头当前d2点的高度值数据和电容值数据为(d2，C2)；获取所述测量探头在点A与点B到所述基准面的距离分别为L1和L2；所述运算模块用于，将获得的数据，按下列公式进行计算：
其中，d为所述测量探头与所述基准面的距离；CZD＝L
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tanθ (2)所述点A和所述点B与所述基准面的距离差值表示为Δmax，即有：Δmax＝L2
‑<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，陈欢群，王钦若，霍泳松，李煜明，
申请(专利权)人：国工信沧州数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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