一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置，属于电涡流测量技术领域。包括滑台机构和测量机构；滑台机构包括步进电机、滚珠丝杆和滑台；步进电机的输出轴连接着滚珠丝杆的输入端；滑台螺纹配合设在滚珠丝杆上，实现沿滚珠丝杆调整位置；测量机构包括探头支架、电涡流测量探头；电涡流测量探头固定设于探头支架上，且探测部位对应下方的滑台。测量时，待测件固定于滑台上，由步进电机驱动的滑台在滚珠丝杆上缓慢匀速运动，待测件上的微孔影响待测件与电涡流测量探头上的测量线圈之间的电涡流效应，导致测量线圈的电感值发生变化，通过测量线圈的电感值变化的特征，实现待测件上微孔直径和微孔深度的测量。实现待测件上微孔直径和微孔深度的测量。实现待测件上微孔直径和微孔深度的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置


[0001]本专利技术属于电涡流测量
，具体涉及一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置。

技术介绍

[0002]随着我国制造业水平不断发展，工业生产零部件对其加工质量要求逐渐严格，尺寸测量是评定加工质量的主要方法，包括零部件的外尺寸测量和内尺寸测量，其中内尺寸测量相较于外尺寸测量由于测量受限等问题存在测量效率低，测量精度低的问题，微孔的直径和深度测量就属于内尺寸测量。其中常见的微孔测量方式主要有接触式测量与非接触式测量，专利技术专利CN201310352479.0设计了一种轴承套内孔测量装置，使用检测棒实现了对轴承套内孔的接触式测量；专利技术专利CN201911321488.7设计了一种超深孔测量组件并利用三坐标测量机实现了对超深孔的接触式测量，但接触式测量方法均避免不了测量力对测量结果产生的影响。专利技术专利CN201710322539.2设计了一种内孔测量仪，利用电容传感器实现了对内孔的孔径的非接触测量；专利技术专利CN202110285459.0提出了基于激光传感器的轴承内孔测量装置及方法，利用激光传感器实现了对轴承内孔的非接触测量，但这两种非接触测量方式均无法同时完成对孔的直径和深度的测量。

技术实现思路

[0003]为了实现对微孔的直径和深度同时测量，本专利技术提出了利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置。
[0004]一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置包括滑台机构和测量机构；所述滑台机构包括工作台1、步进电机2、滚珠丝杆3和滑台4，所述步进电机2固定设于工作台1上，所述滚珠丝杆3通过支架固定设于工作台1上，步进电机2的输出轴连接着滚珠丝杆3的输入端；所述滑台4套设在滚珠丝杆3上，与滚珠丝杆3螺纹配合，实现滑台4沿滚珠丝杆3调整位置；所述测量机构包括探头支架9、电涡流测量探头10；所述探头支架9为L形支架，其中长边的端部固定在工作台1上，短边的端部位于滑台4的上方；所述电涡流测量探头10固定设于探头支架9的短边上，且探测部位对应下方的滑台4；测量时，待测件11通过固定座5固定于滑台4上，由步进电机2驱动的滑台4在滚珠丝杆3上以工作速度v匀速运动，实现电涡流探头10对微孔直径和深度的测量；测量工作时，所述测量线圈6在频率1MHz幅值为1V的正弦信号的激励下，会在待测件11上产生电涡流环13；电涡流环13是一种由感应电磁场产生的感应电流环，并非实体，且电涡流环13位于待测件带有微孔12一侧的表面上；电涡流环13的外径为d，且电涡流环13的外径d大于微孔12的直径D。
[0005]所述滑台4以工作速度v匀速运动实现电涡流探头10对微孔测量时，记录测量线圈
6电感值从开始变化到结束变化的时间t，测量线圈6电感值变化的时间t与微孔直径D的关系为：v
×
t=D+d，d为电涡流环13的外径。
[0006]所述滑台4以工作速度v匀速运动实现电涡流探头10对微孔测量时，记录测量线圈6电感峰值Lm，测量线圈6电感峰值Lm与微孔直径D的关系为：Lm=kD2+L0，L0为测量线圈6电感初值，k为测量线圈6电感峰值Lm与待测微孔直径平方线性关系的斜率，k与微孔深度h的关系式为：h=m1k2+m2k+m3,m1,m2,m3为测量系数。
[0007]进一步的技术方案如下：所述测量装置对微孔直径的测量量程为1mm
‑
5mm，微孔直径的测量分辨率为0.01mm，微孔直径的测量误差小于0.02mm；对微孔深度的测量量程为0
‑
0.5mm，微孔深度的测量分辨率为0.01mm，微孔深度的测量误差小于0.02mm。
[0008]所述滑台机构的滚珠丝杆3两侧的支架上分别设有导杆，两侧的导杆均平行于滚珠丝杆3；所述滑台4同时套设在滚珠丝杆3和两侧的导杆上，滑台4和导杆之间为间隙配合。
[0009]所述测量机构的探头支架9的短边上开设有安装孔，安装孔的一侧孔壁上开设有V形槽，V形槽的V形角为90
°
；与V形槽内相对的探头支架9上设有紧定螺钉7，紧定螺钉7的端部连接着压块8，所述压块8的工作面为弧面；电涡流测量探头10固定安装于探头支架9的短边的安装孔内，通过压块8的工作面和V形槽的配合将电涡流测量探头10夹紧。
[0010]所述电涡流测量探头10为LHP
‑
J型探头，朝向滑台4的电涡流测量探头10测量端的测量线圈6的外径7.5mm、内径1.5mm，所述测量线圈6是由0.05mm漆包线绕制的单层48匝的圆柱型线圈。
[0011]所述电涡流测量探头10上的测量线圈6和待测件的垂直方向上的距离x为0.05
‑
0.15mm。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果体现在以下几个方面：1.本专利技术测量装置是利用测量线圈与待测件之间的电涡流效应实现待测件上微孔直径和深度的尺寸测量，测量过程中测量线圈与待测件无接触，对微孔的测量属于非接触测量，可有效的避免接触式测量中测量力对测量结果产生的影响。
[0013]2.本专利技术测量装置通过测量线圈与待测件之间的电涡流效应在微孔所处的待测件表面产生电涡流环，在测量过程中，电涡流环与微孔的相对位置变化会影响测量线圈的电感值，通过测量线圈电感值的变化特征实现对微孔直径和深度的测量，是一种新型的微孔测量方式。
[0014]3.本专利技术测量装置通过测量线圈电感值变化的时间t反映微孔直径的大小，可通过待测件运动速度v、测量线圈电感值变化的时间t和电涡流环的外径d确定微孔直径的测量值，其中v=10mm/s，d=17mm，可通过降低待测件运动速度v来降低电涡流环与微孔之间相对运动的速度来增加测量线圈电感值变化的时间t，从而提高微孔直径测量的分辨率，本专利技术测量装置所能实现的微孔直径的测量量程为1mm
‑
5mm，直径测量分辨率可低至0.01mm，直径测量的误差小于0.02mm。
[0015]4.本专利技术测量装置通过测量线圈电感峰值实现微孔深度的测量，微孔测量过程中测量线圈电感峰值受微孔直径和深度同时影响，本专利技术通过对测量线圈电感峰值和微孔直径的平方线性关系的处理，实现微孔直径和深度对测量线圈电感峰值的耦合影响解耦，利用测量线圈电感峰值和微孔直径的平方线性关系的斜率得到微孔深度的测量值，本专利技术测
量装置所能实现的微孔深度的测量量程为0
‑
0.5mm，微孔深度的测量分辨率为0.01mm，深度测量的误差小于0.02mm。
[0016]5.本专利技术测量装置在对微孔进行测量时，由滑台带动待测件相对电涡流测量探头由左向右运动，整个测量过程仅需一次，无需往复运动，相较于其他非接触测量原理，本专利技术测量装置在对微孔进行一次测量过程结束后，可同时获得微孔直径和深度的测量结果。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的装置结构示意图。
[0018]图2是探头支架上V型槽电涡流测量探头固定结构示意图。
[0019]图3是电涡流探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置，其特征在于：包括滑台机构和测量机构；所述滑台机构包括工作台（1）、步进电机（2）、滚珠丝杆（3）和滑台（4），所述步进电机（2）固定设于工作台（1）上，所述滚珠丝杆（3）通过支架固定设于工作台（1）上，步进电机（2）的输出轴连接着滚珠丝杆（3）的输入端；所述滑台（4）套设在滚珠丝杆（3）上，与滚珠丝杆（3）螺纹配合，实现滑台（4）沿滚珠丝杆（3）调整位置；所述测量机构包括探头支架（9）、电涡流测量探头（10）；所述探头支架（9）为L形支架，其中长边的端部固定在工作台（1）上，短边的端部位于滑台（4）的上方；所述电涡流测量探头（10）固定设于探头支架（9）的短边上，且探测部位对应下方的滑台（4）；测量时，待测件（11）通过固定座（5）固定于滑台（4）上，由步进电机（2）驱动的滑台（4）在滚珠丝杆（3）上以工作速度v匀速运动，实现电涡流探头（10）对微孔直径和深度的测量；测量工作时，所述测量线圈（6）在频率为1MHz幅值为1V的正弦信号的激励下，会在待测件（11）上产生电涡流环（13），电涡流环（13）是一种由感应电磁场产生的感应电流环，并非实体，且电涡流环（13）位于待测件带有微孔（12）一侧的表面上，电涡流环（13）的外径为d，且电涡流环（13）的外径d大于微孔（12）的直径D。2.根据权利要求1所述的一种利用电涡流效应实现微孔直径和深度测量的测量装置，其特征在于：所述测量装置对微孔直径的测量量程为1mm
‑
5mm，微孔直径的测量分辨率为0.01mm，微孔直径的测量误差小于0.02mm；对微孔深度的测量量程为...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘巧生，陈立蔚，牛国钰，万澳德，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：