關于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)的研究

楊鋒

摘 要： 本文主要從被測參數(shù)及其檢測方法、？檢測系統(tǒng)的設計、誤差分析與分離這三個方面對于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)進行研究。

關鍵詞： 階梯軸；檢測系統(tǒng)；尺寸；被測參數(shù)

一、被測參數(shù)及其檢測方法

1、直徑及檢測方法

由于階梯軸類的形狀的不同，不同的位置和方向上所測量的直徑也不盡相同，此時就需要從各個方向、多個角度來進行直徑的測量，取平均值作為測量結果。

一般來說直徑的檢測方法可以根據(jù)出發(fā)點的不同分為以下幾類：直接測量法和間接測量法、絕對測量法和相對測量法、接觸式測量和非接觸式測量、一點法，二點法、、三點法以及多點法。

2、圓度誤差及檢測方法

圓度誤差指的就是兩個同心圓包容實際輪廓，當他們的半徑最小時，此時這個半徑差就被叫做輪廓的圓度誤差。一般來說，圓度誤差具有徑向性、周期性這兩個幾何特征。圓度誤差的檢測方法主要有半徑檢測法、兩點三點檢測法、坐標檢測法這三種。筆者主要選擇的是兩點檢測法。

3、圓跳動極其檢測方法

圓跳動指的就是被測要素圍繞基準軸線向無軸向方向移動回轉一周，此時指示器在給定方向上測得的最大最小數(shù)之差。

測量時，基準軸線十分的重要，一般來說主要可以通過兩頂尖連線法、V形座、V形架體現(xiàn)法這幾種方法。測量時需要注意測量方向與被測要素應該處于以一個垂直的狀態(tài)。

4、同軸度極其檢測方法

同軸度誤差就是指被測的實際軸線相對于基準軸線而言的變動量。一般來說，理想的同軸度誤差為零。

檢測同軸度誤差主要使用的方法就是坐標測量法、平臺坐標法、對徑差法等等

二、檢測系統(tǒng)的設計

1、系統(tǒng)機械結構設計與分析

檢測系統(tǒng)的機械結構主要是由底座、頭架、尾架、滾動導軌以及測量架組合而成的。首先，底座是一個為T型的框架機構，剛性十分好。在底座上面可以將頭架、尾架和滾動導軌固定在上面，而頭架與尾架這兩個結構是可以進行靈活的調整的，主要目的是為了實現(xiàn)測量不同長度的軸。而頭架主要的作用在于能夠支撐工件使其正常運轉，內部含有調速電機、當測量時，會將工件的轉速控制在合理的范圍之內，因為一旦轉速過高或過低，會直接導致電感測頭瞬間離開被測表面而出現(xiàn)的測量誤差后者是測量效率。尾架的作用也差不多是起到支撐工件運轉的作用。但是尾架的位置是可以移動調整的，目的是在于能夠測量不同長度的額工件。尾架頂尖具有一定的盯緊力，目的在于能夠使工件頂緊。頂緊力的大小應該隨著工件的重量相應的發(fā)生變化。導軌部件的作用主要在于能夠實現(xiàn)測量架的進入和推出，在本系統(tǒng)的設計當中，為了起到靈活運作的目的，筆者所采用的是滾珠導軌。

2、電氣系統(tǒng)設計

上圖為電路系統(tǒng)機構。所采用的位移傳感器的測量范圍為正負1mm。

電路系統(tǒng)的實際工作過程如下：，被測工件進入側位，通過計算機大考控制電路使繼電器繼續(xù)工作，然后控制電機代工工件旋轉，光電未知的傳感器測量被測工件的起始位置。如果一旦輸出有效，那么計算機相對于位移傳感器進行采樣，直到輸入再次有效。

3、系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計主要包括了四個模塊：測量功能設定菜單模塊、測量數(shù)據(jù)處理模塊、測量結果輸出模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊。

3.1測量功能設定菜單模塊

測量功能設定菜單模塊的設計準則應該是追求功能強大，以及良好的頁面展示。主菜單頁面顯示如下：通過用戶輸入判定可出現(xiàn)9個內容，分別為：工作名稱設定、結果輸出方式選擇、測量日期、被測軸面選擇、工件外形尺寸、統(tǒng)計方式選擇、準件軸尺寸、零件標定、測量方式選擇。

3.2測量數(shù)據(jù)處理模塊

一般來說所需要測量的數(shù)據(jù)包括了軸的平均直徑、橢圓度、徑向跳動、同軸度。

3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊

統(tǒng)計的數(shù)據(jù)主要包括了產(chǎn)品合格率、廢品率、可修品率和尺寸統(tǒng)計方差計算。

3.4測量結果輸出模塊

測量結構輸出這個模塊包括了兩個部分：屏幕顯示和表格的打印。其實兩個部分的內容是完全一致的，均能夠直觀的將測量的信息表現(xiàn)顯示出來。

三、誤差分析與分離

1、誤差分析與估計

通過設計方案對于測量誤差進行分析，需要結合實際和理論，通過對可能出現(xiàn)的誤差進行科學合理的分析，從而得出一定的誤差范圍，這樣就能夠在之后采取相應的措施來減小誤差的發(fā)生，提高系統(tǒng)的精度。

而檢測系統(tǒng)的誤差的出現(xiàn)一般來源于以下幾個方面：測量工具的測量誤差、測量方法的誤差、測量環(huán)境誤差、人員誤差。而其中測量工具的誤差又包括了傳感器誤差、測量電路誤差。數(shù)據(jù)采集誤差等這些方面。環(huán)境誤差則是指工件尺寸會隨著溫度的變化也產(chǎn)生一定的變化。而由于該檢測系統(tǒng)中的測量完全采用的而是全自動測量，因此，人員幾乎無法造成讀數(shù)誤差。

但是還存在一些隨機的因素所造成的誤差需要進行詳細的分析。比如像是標準件誤差、測量力所引起的變形誤差、被測件所放置的位置的不同導致的誤差、回轉誤差、溫度誤差、傳感器與測量電路誤差、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誤差等等這些方面。

2、誤差分離技術的應用

一旦檢測系統(tǒng)出現(xiàn)誤差就需要采取相應的措施來消除誤差，提高檢測系統(tǒng)的檢測精度。

一般來說主要可以應用誤差分離技術來講測量的結果分離出來，主要使用的方法有：方向法、多部法、三點法、二點法。首先反向法主要是將被測量與標準量通過反向法進行相互之間的比較，再改變測件和測量頭的方向，之后將所得到了兩組數(shù)據(jù)進行比較，這樣就能夠將測量量與標準量的形狀誤差有效的分離開來，并且不容易受到諧振干擾等方面的影響，最后在于對于數(shù)據(jù)的處理也會更加的簡單，操作也簡單上手不復雜。多部法也叫做多位法，也是采用的兩種數(shù)據(jù)之間的對比實現(xiàn)的。三點法就是將三個電感傳奇安裝到工件的不同防線，但是他們的軸線是需要相交于某一個具體的點的。二點法原理的誤差其實與三點法分離的結果有一定的相似性。但是這種方法中工件的圓度對軸線回轉誤差的影響會更小。

結論：本文主要對于階梯軸類零件檢測系統(tǒng)進行了詳細的研究，但筆者認為，還需要從以下三個方面展開更加深入的探究：首先，需要提高檢測系統(tǒng)的敏捷性，使其能夠使用與多種型號的要求；然后，需要增加其中的模塊，使檢測系統(tǒng)具有更多的功能；最后就是需要在當前的基礎之上，作出產(chǎn)品的優(yōu)化，包括外觀，性價比，維修方面等等。■

參考文獻

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