本发明专利技术的目的在于提供一种基于激光位移传感器的直线度在线检测方法及旋转定位装置，通过在被测圆棒匀速转动时传感器沿轴向运动采集位移变化信息，因此得到一个幅值变化周期不变的位移变化曲线；将位移变化曲线等分成若干段，每段至少包含一个完整的转动周期，可以得到位移变化曲线每个周期对应圆棒的一段相等测量长度的位置变化信息；根据位置变化信息与直线度误差之间的关系建立数学模型，从而计算得到位移曲线每个分段对应圆棒测量长度的直线度误差，对计算结果进行比较，其中最大值即为被测圆棒的直线度误差。根据最大直线度误差在变化信息曲线的坐标与电机输出脉冲的关系建立数学模型，进而定位最大直线度误差处的周向角。周向角。周向角。
【技术实现步骤摘要】
基于激光位移传感器的直线度在线检测方法及旋转定位装置
[0001]本专利技术涉及直线度测量
，尤其涉及一种基于激光位移传感器的直线度在线检测方法及旋转定位装置。
技术介绍
[0002]硬质合金钻头广泛应用于工业加工，如钻床、车床、铣床手电钻等机器上，是十分重要的加工刀具。钻头的好坏直接关系着加工件的质量和精度，其中钻头的直线度误差是一个非常重要的指标。而造成钻头弯曲变形的影响因素中，原材棒料的弯曲状况直接影钻头加工合格与否。所以对棒料的直线度检测在钻头生产过程中具有非常重要的意义。
[0003]目前一些合金钻头生产企业主要采用人工目视的方法对直线度进行检测。将棒料置于在倾斜的平板上滚动，观察棒材与平板间的缝隙，把缝隙明显较大的挑出来判定为不合格，对一些难以判断缝隙大小的棒材胚料标记缝隙的位置，使用千分表测量棒材在该位置的圆跳动，通过圆跳动误差来判定棒材胚料的直线度是否在合理范围之内。这个方法对测量仪器设备要求不高，操作简单。但是合格与否由现场工人主观判断，所以不合格品检出率就会受到检测人员的熟练程度、身体因素、精神状态等影响，在长时间的重复工作中，人眼容易产生疲劳，导致判断不准确，往往目视判定合格的产品经过千分表检测后还会出现不合格的情况。对于不良品，需要转动一定角度方便后续的返修工作。因此开发一款能够同时满足直线度在线检测和角度旋转定位的设备成为硬质合金钻头生产公司关注的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的问题和缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于激光位移传感器的直线度在线检测及旋转定位装置，其通过在被测圆棒匀速转动时传感器沿轴向运动采集位移变化信息，因此得到一个幅值变化周期不变的位移变化曲线；将位移变化曲线等分成若干段，每段至少包含一个完整的转动周期，可以得到位移变化曲线每个周期对应圆棒的一段相等测量长度的位置变化信息；根据位置变化信息与直线度误差之间的关系建立数学模型，从而计算得到位移曲线每个分段对应圆棒测量长度的直线度误差，对计算结果进行比较，其中最大值即为被测圆棒的直线度误差；根据最大直线度误差在位移变化曲线中的坐标位置与圆棒转动角度及驱动电机输出脉冲的关系建立数学关系模型，在测量结束后定位最大直线度误差处的周向角度位置。该方法测量点位全覆盖，适用于存在较短长度弯曲的圆棒直线度测量，能够定位最大直线度误差处的周向角度位置，测量精度高、装置简单、对硬件的安装及加工精度要求不高，兼容性强，实现成本低。
[0005]在进一步的装置设计中，包括：测量模块，用以采集圆棒的位移变化信息；驱动模块，用以驱动圆棒匀速周向转动，使测量模块采集到位移变化信息并实现旋转定位；丝杠滑块平台，用以带动测量模块沿被测圆棒轴向做直线运动，以采集圆棒的位移变化信息；处理模块，用以对测量模块、驱动模块、滑动平台进行控制，并对采集的位移信息进行处理，根据采集位移变化信息与直线度误差之间的关系建立数学模型，进而计算出圆棒的直线度误
差，根据最大直线度误差在变化信息曲线的坐标与电机输出脉冲的关系建立数学模型，进而定位最大直线度误差处的周向角，该方法及有利于提高测量效率和测量精度并实现最大直线度误差处的角度定位并且根据需要转动特点角度，且装置简单，对硬件的安装及加工精度要求不高，兼容性强，实现成本低。
[0006]本专利技术解决其技术问题具体采用的技术方案是：
[0007]一种基于激光位移传感器的圆棒直线度在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]步骤S1：将待测圆棒两端分别放置于水平的两对支撑滚轮上，并分别通过连接步进电机的计米轮，以及橡胶滚轮压紧；
[0009]步骤S2：将多个激光位移传感器的测量点调整至圆棒截面的横截面对称中心上，且水平高度一致，激光光轴方向与圆棒轴向垂直；
[0010]步骤S3：电机驱动计米轮带动圆棒匀速转动，同时控制激光位移传感器延圆棒轴向移动，对圆棒的位置变化信息进行连续采集；
[0011]步骤S4：根据圆棒的位置变化信息曲线建立位置变化信息与直线度误差的数学模型，进而计算出圆棒的直线度误差；
[0012]计算圆棒的直线度误差的具体步骤包括：
[0013]步骤S41：测量动作完成后每个激光传感器得到一组数据个数为m的位移信息，以n个数据为一小组，分为个小数据组，其中n的确定依据是需要包含1个完整转动周期；找到每小数据组中的最大值D
imax
及最小值D
imin
并按如下数学关系计算：
[0014]Δd
i
＝D
imax
‑
D
imin
[0015]f
i
＝Δd
i
/2
[0016]其中，Δd
i
为第i小数据组的跳动误差值，i取值为D
imax
为第i小数据组中的最大值，D
imin
为第i小数据组中的最小值，f
i
为第i小组的直线度误差；
[0017]步骤S42：比较所有f
i
的大小，取其中最大值f
imax
为被测圆棒的直线度误差。
[0018]进一步地，最大直线度误差处周向角度定位方法包括以下步骤：
[0019]步骤S51：找到最大直线度误差f
imax
对应测量段落中的最小值D
imin
的横坐标c；
[0020]步骤S52：根据激光传感器示值横坐标与电机转动行程的数学关系进行计算，公式如下：
[0021][0022][0023][0024]其中c为最大直线度误差f
imax
对应测量段落中的最小值D
imin
的横坐标，m为激光传感器测量总数据个数，T为检测的总时间，t为测量到横坐标c时的时间，S为电机转动的总脉冲数，b为t时间电机转动的脉冲数；
[0025]步骤S53：测量结束后，要将被测圆棒最大直线度误差处的周向角转动至正下方，电机需要转动的脉冲数计算方法如下：
[0026]B＝
‑
(S
‑
b)
[0027]B为需要转动的脉冲数，负号代表与检测时电机转动方向相反。
[0028]以及，一种旋转定位装置，用于执行如上所述的基于激光位移传感器的圆棒直线度在线检测方法，包括：
[0029]测量模块，安装固定于丝杠滑块平台上，用于对圆棒转动的位移变化信息连续采集存储，并将采集的位移变化信息传输到处理模块中；
[0030]驱动模块，用以驱动圆棒匀速转动，使测量模块采集到位移变化信息，并在测量结束后实现角度旋转定位；
[0031]丝杠滑块平台，用以带动测量模块沿圆棒轴向做直线运动，以采集圆棒转动的位移变化信息；
[0032]处理模块，用以控制驱动模块驱动圆棒匀速转动、控制丝杠滑块平台带动测量模块移动、控制测量模块的位移变化信息采集，并对采集的位移变化信息进行处理，根据位移变化信息与直线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于激光位移传感器的圆棒直线度在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将待测圆棒两端分别放置于水平的两对支撑滚轮上，并分别通过连接步进电机的计米轮，以及橡胶滚轮压紧；步骤S2：将多个激光位移传感器的测量点调整至圆棒截面的横截面对称中心上，且水平高度一致，激光光轴方向与圆棒轴向垂直；步骤S3：电机驱动计米轮带动圆棒匀速转动，同时控制激光位移传感器延圆棒轴向移动，对圆棒的位置变化信息进行连续采集；步骤S4：根据圆棒的位置变化信息曲线建立位置变化信息与直线度误差的数学模型，进而计算出圆棒的直线度误差；计算圆棒的直线度误差的具体步骤包括：步骤S41：测量动作完成后每个激光传感器得到一组数据个数为m的位移信息，以n个数据为一小组，分为个小数据组，其中n的确定依据是需要包含1个完整转动周期；找到每小数据组中的最大值D
imax
及最小值D
imin
并按如下数学关系计算：Δd
i
＝D
imax
‑
D
imin
f
i
＝Δd
i
/2其中，Δd
i
为第i小数据组的跳动误差值，i取值为D
imax
为第i小数据组中的最大值，D
imin
为第i小数据组中的最小值，f
i
为第i小组的直线度误差；步骤S42：比较所有f
i
的大小，取其中最大值f
imax
为被测圆棒的直线度误差。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的圆棒直线度在线检测方法，其特征在于：最大直线度误差处周向角度定位方法包括以下步骤：步骤S51：找到最大直线度误差f
imax
对应测量段落中的最小值D
imin
的横坐标c；步骤S52：根据激光传感器示值横坐标与电机转动行程的数学关系进行计算，公式如下：下：下：其中c为最大直线度误差f
imax
对应测量段落中的最小值D
imin
的横坐标，m为激光传感器测量总数据个数，T为检测的总时间，t为测量到横坐标c时的时间，S为电机转动的总脉冲数，b为t时间电机转动的脉冲数；步骤S53：测量结束后，要将被测圆棒最大直线度误差处的周向...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟剑锋，魏崴，钟舜聪，涂钊，池守疆，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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