三点接续式大尺寸工件直线度动态测量方法研究

    0 引言

    大尺寸工件的直线度直接关系着大型机电装置的运转平稳性、振动噪音和产品寿命。由于尺寸和重量的关系，对这样的工件进行测量相对困难。到目前为止，相对于其它许多参数的测量，大尺寸工件的直线度测量还缺乏使用简便、稳定可靠、经济实用的方法[1]。至于可在生产线上对工件直线度进行动态测量的装置，就更为少见。

    以电梯T型导轨为例，在经过冷加工（刨削）工序后，多数导轨的直线度达不到规定要求，需要经过校直机进行校直、提高其直线度性能。一根导轨需不需要校直、加多大的校直力、校直作用需持续多长时间、校直效果如何，都依赖于在生产线上对导轨的直线度进行测量所得的数据。过去是靠人工目测获得直线度信息，效率低，准确度和可靠性差，工人劳动强度大。如果能在生产线上动态地对工件的直线度进行测量，可以显著提高生产效率。

    本文提出一种三点接续式大尺寸工件直线度测量方法，其结构相对简单，系统成本较低，适合于工件在运动中对其直线度作动态测量。

    1 三点接续式直线度测量方法

    1.1 三点接续式直线度测量基本原理

    对于不同类型的对象，直线度指标的评定准则有所不同。电梯 T 型导轨的评定准则为导轨的 B/A最大值（参看图1）不超过规定限值。不管采用哪一种评定标准，测量的基本任务是要在沿工件长度方向的各个点上，测出工件表面对标准直线的偏移值。

    三点接续式直线度测量方法如图2所示。三个位移传感器 S1、S2和 S3 等距离地（间距为 L0）安装在刚性支架上，构成三点式测量架。测量时，使测量架接近工件被测表面，三个传感器沿被测导轨的长度方向排列，它们分别检测出探头与工件表面之间的偏移。如果安装位移传感器时保证三个探头的零点处于一条直线上（实际测量中是通过反转校准来保证），则一次测量所得到的偏移数据，可以按折线方式反映被测导轨在该2L0长度上的弯曲度（或直线度）。按照这样的方式，从被测导轨的一端开始，每经过一个L0长度，对被测工件进行一次这样的测量，直至达到工件的另一端。选取L0时，使其长度等于导轨总长度L的1/n ，即L0= L/n ，则一个测量循环结束时，总共可以得到n-1组测量数据，它们各自反映导轨表面在一个局部间隔内的直线度。按照测量顺序，将这些局部折线前后搭接起来，就构成了反映导轨整体直线度的完整曲线。

    1.2 数据处理方法