專利名稱:一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于機電一體化測試技術(shù)，具體的說是一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)包括測、控溫系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)、測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、微變形測量系統(tǒng)和溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)上；所述的溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與測、控溫系統(tǒng)中的電阻測頭和微變形測量系統(tǒng)中的電渦流位移傳感器相連；所述的微變形測量系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)的下端。本實用新型是一種可在?40℃～120℃環(huán)境溫度下正常工作，可實現(xiàn)機械零部件圓孔360°圓周孔徑在不同溫度下相對變化的連續(xù)測量，測量精度國內(nèi)領(lǐng)先，自動控制測量效率高，測量卡具具備一定通用性的多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)。
【專利說明】
一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于機電一體化測試技術(shù)，具體的說是一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于機械領(lǐng)域，在某些情況下相互配合的孔和軸需采用不同材料。不同材料的熱膨脹系數(shù)不同將會導(dǎo)致不同溫度下孔軸配合狀態(tài)發(fā)生變化，影響機械設(shè)備的功能、性能，嚴重時將引起機械設(shè)備的失效。因此當相互配合的孔和軸采用不同材料時，應(yīng)對孔、軸在不同溫度下的內(nèi)、外徑熱變形進行測量，以確定它們在不同溫度下的配合狀態(tài)。其中對于孔徑熱變形的測量，存在測量精度要求高，測量環(huán)境溫度高等特點，無法由人工直接測量完成，而專門針對孔徑熱變形的自動測量系統(tǒng)國內(nèi)尚未出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單的用于精密測量機械零部件圓孔孔徑熱變形的測量系統(tǒng)，填補了國內(nèi)孔徑熱變形專用自動測量系統(tǒng)的空白。
[0004]本實用新型技術(shù)方案結(jié)合【附圖說明】
如下:
[0005]—種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括測、控溫系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)、測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、微變形測量系統(tǒng)和溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述的微變形測量系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)和測溫系統(tǒng)中的熱電阻測頭9均設(shè)置在測、控溫系統(tǒng)中的環(huán)境溫度控制倉I內(nèi)；所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)上;所述的溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與測、控溫系統(tǒng)中的電阻測頭9和微變形測量系統(tǒng)中的電渦流位移傳感器14相連；所述的微變形測量系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)的下端。
[0006]所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4;所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括步進電機2、步進電機控制器和步進電機驅(qū)動器;所述的微變形測量系統(tǒng)還包括底座8、測頭15、傳感器固定架13、壓縮彈簧11和測量板12;所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4;所述的步進電機控制器與步進電機驅(qū)動器相連;所述的步進電機驅(qū)動器與步進電機2相連;所述的滑塊3與步進電機2固定連接并且能沿著滑軌6滑動;所述的可伸縮萬向節(jié)傳動軸4 一端與步進電機2的轉(zhuǎn)軸相連，另一端固定在定位基座10上;所述的底座8與定位基座10固定;所述的熱電阻測頭9固定在定位基座10內(nèi)；所述的滑軌6固定在支架5上;所述的滑塊3固定在滑軌6上;所述的測頭15與底座8上的孔配合，一端與被測樣件7的孔壁相接觸，另一端與測量板12和傳感器固定架13固定連接;所述的電渦流位移傳感器14固定在傳感器固定架13上；所述的壓縮彈簧11設(shè)置在傳感器固定架13和測量板12之間。
[0007]所述的定位基座10外徑采用能適應(yīng)不同被測孔徑的階梯式結(jié)構(gòu)。
[0008]本實用新型的有益效果為:本實用新型可在(-40?120)°C環(huán)境溫度下正常工作，可實現(xiàn)機械零部件圓孔360°圓周孔徑在不同溫度下相對變化的連續(xù)測量，測量精度國內(nèi)領(lǐng)先，自動控制測量效率高，測量卡具具備一定通用性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實用新型局部放大圖。
[0011]圖中:1、環(huán)境溫度控制倉;2、步進電機;3、滑塊;4、可伸縮式萬向節(jié)傳動軸；5、支架;6、滑軌;7、被測樣件;8、底座;9、熱電阻測頭；10、定位基座；11、壓縮彈簧；12、測量板；13、傳感器固定架;14、電渦流位移傳感器;15、測頭。
【具體實施方式】
[0012]參閱圖1、圖2，一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括測、控溫系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)、測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、微變形測量系統(tǒng)和溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述的微變形測量系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)和測溫系統(tǒng)中的熱電阻測頭9均設(shè)置在測、控溫系統(tǒng)中的環(huán)境溫度控制倉I內(nèi)；所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)上;所述的溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與測溫系統(tǒng)中的電阻測頭9和微變形測量系統(tǒng)中的電渦流位移傳感器14相連;所述的微變形測量系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)的下端。
[0013]所述的測、控溫系統(tǒng)包括溫度測試電路及環(huán)境溫度控制倉I，所述的測、控溫系統(tǒng)可實現(xiàn)測試系統(tǒng)機械部分的溫度測量及測量環(huán)境的溫度調(diào)節(jié)及恒溫控制，其中溫度測試電路中采用了熱電阻測頭9。
[0014]所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4;所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)可實現(xiàn)針對不同被測樣件7的適應(yīng)性調(diào)整。
[0015]所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括步進電機2、步進電機控制器和步進電機驅(qū)動器;所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)可依靠步進電機控制器、步進電機驅(qū)動器對步進電機2進行控制，以實現(xiàn)定位基座10的定角度勻速旋轉(zhuǎn)。
[0016]所述的微變形測量系統(tǒng)包括底座8、電渦流位移傳感器14、測頭15、傳感器固定架13、壓縮彈簧11和測量板12;
[0017]所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4;
[0018]測量過程中除步進電機控制器、步進電機驅(qū)動器和溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外，本測量系統(tǒng)的其他部分應(yīng)置于環(huán)境溫度控制倉I內(nèi)。
[0019]對于測、控溫系統(tǒng):高精度的熱電阻測頭9鑲嵌在定位基座10內(nèi)；環(huán)境溫度控制倉I可在較寬的溫度范圍內(nèi)提供恒溫環(huán)境。
[0020]對于定位與調(diào)整系統(tǒng):所述的滑軌6固定在支架5上，固定高度可調(diào);滑塊3的位置可沿滑軌6調(diào)節(jié)，并由螺栓固定;所述的可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4 一端與步進電機2的轉(zhuǎn)軸相連，另一端固定在定位基座10上;可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4可調(diào)節(jié)定位基座10的高度，以適應(yīng)被測樣件7的高度。定位基座10外徑采用階梯式設(shè)計，以適應(yīng)不同的被測孔徑，具體外徑大小需根據(jù)被測樣件7內(nèi)孔大小定制，定位基座10應(yīng)與被測樣件7采用同類材料。
[0021 ]對于測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng):所述的步進電機控制器與步進電機驅(qū)動器相連;所述的步進電機驅(qū)動器與步進電機2相連;步進電機2通過可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4與定位基座10相連，從而依靠步進電機控制、驅(qū)動器實現(xiàn)微變形測量系統(tǒng)的定角度勻速旋轉(zhuǎn)。
[0022]對于微變形測量系統(tǒng):測量板12、傳感器固定架13和測頭15采用熱膨脹系數(shù)較低的金屬材料;測頭15與底座8的孔配合，一端抵住被測樣件7的孔壁，另一端依靠螺紋分別與測量板12和傳感器固定架13固連；電渦流傳感器14應(yīng)具備足夠高的精度及足夠低的溫漂，其通過頂絲與和傳感器固定架13固連;測量板12與傳感器固定架13之間抵有壓縮彈簧11;為保證測量精度，微變形測量系統(tǒng)需進行整體溫漂標定。所述的底座8可沿定位基座10內(nèi)孔軸向移動，依靠兩個頂絲與定位基座10固連，測量過程中隨定位基座10—同旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)圓孔360°圓周孔徑的測量。
[0023]本實用新型的工作原理為:將支架5固定在環(huán)境溫度控制倉I的地板上，將滑軌6在支架5上的高度調(diào)節(jié)到適合高度并固定;調(diào)節(jié)滑塊3在滑軌6上的位置，使定位基座10放入被測樣件7后可伸縮式萬向節(jié)傳動軸4與地面基本垂直，固定滑塊3。
[0024]調(diào)節(jié)微變形測量系統(tǒng)在定位基座10內(nèi)的軸向位置，使定位基座10放入被測樣件7后測頭15可抵到被測孔內(nèi)壁;調(diào)節(jié)電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的間隙并固定。
[0025]開啟環(huán)境溫度控制倉I，調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度;待艙內(nèi)溫度及熱電阻測頭9測得溫度穩(wěn)定后，開啟位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，依靠步進電機控制、驅(qū)動系統(tǒng)控制步進電機2旋轉(zhuǎn)180°。
[0026]將位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的距離用該溫度下的微變形測量系統(tǒng)溫漂標定結(jié)果進行修正，得到該溫度下電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的真實距離；改變環(huán)境溫度控制倉I的控制溫度，按照上述方法再進行幾組測量，可得被測樣件7圓孔圓周各位置直徑隨溫度的變化的規(guī)律。
【主權(quán)項】
1.一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)，其特征在于，該測量系統(tǒng)包括測、控溫系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)、測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、微變形測量系統(tǒng)和溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述的微變形測量系統(tǒng)、定位與調(diào)整系統(tǒng)和測溫系統(tǒng)中的熱電阻測頭(9)均設(shè)置在測、控溫系統(tǒng)中的環(huán)境溫度控制倉(I)內(nèi)；所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)上;所述的溫度、位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與測溫系統(tǒng)中的熱電阻測頭(9)和微變形測量系統(tǒng)中的電渦流位移傳感器(14)相連;所述的微變形測量系統(tǒng)固定在定位與調(diào)整系統(tǒng)的下端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位與調(diào)整系統(tǒng)包括支架(5)、滑軌(6)、滑塊(3)、定位基座(10)和可伸縮式萬向節(jié)傳動軸(4);所述的測量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括步進電機(2)、步進電機控制器和步進電機驅(qū)動器;所述的微變形測量系統(tǒng)包括底座(8)、測頭(15)、傳感器固定架(13)、壓縮彈簧(11)和測量板(12);所述的步進電機控制器與步進電機驅(qū)動器相連;所述的步進電機驅(qū)動器與步進電機(2)相連;所述的滑塊(3)與步進電機(2)固定連接并且能沿著滑軌(6)滑動;所述的可伸縮式萬向節(jié)傳動軸(4) 一端與步進電機(2)的轉(zhuǎn)軸相連，另一端固定在定位基座(1)上;所述的底座(8)與定位基座(10)固定;所述的熱電阻測頭(9)固定在定位基座(10)內(nèi)；所述的滑軌(6)固定在支架(5)上;所述的滑塊(3)固定在滑軌(6)上;所述的測頭(15)與底座(8)上的孔配合，一端與被測樣件(7)的孔壁相接觸，另一端分別與測量板(12)和傳感器固定架(13)固定連接;所述的電渦流位移傳感器(14)固定在傳感器固定架(13)上；所述的壓縮彈簧(11)設(shè)置在傳感器固定架(13)和測量板(12)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位基座(10)外徑采用能適應(yīng)不同被測孔徑的階梯式結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01B7/16GK205718828SQ201620395827
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】陳曦, 陳德鑫, 楊啟, 李松松, 石興磊, 魏寒, 孫友情
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司