轴类零件的高精度形状误差检测方法研究

    0 引言

    CCD传感器在测试领域的应用,产生了一门新的测量技术图像测量技术.图像测量技术是测量被测对象时,从图像中提取有用的信号,把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的方法[1].据不完全统计,我国年产轴类零件的总量在10亿件左右,需要测量尺寸的约占70%.某些轴类零件其加工质量直接关系到工件的整体性能,然而我国大多数企业对半成品、成品轴类零件的综合检测尚停留在抽样手工检测阶段.由于某些轴类零件由于位置的特殊性(如汽车曲轴),以及其形状的复杂性和尺寸要求的精确性,要控制的质量因素多,检测人员的劳动强度大、效率低,其测量精度受到很大的影响[2].

    为此,结合我国的轴类零件生产水平,对轴类零件尺寸及形位公差智能自动检测系统开展研究,对于提高我国轴类零件加工质量及加工测量自动化水平有重大意义.同时,可以将此系统应用在其它较大尺寸零件的自动非接触式检测,研制出类似零件的自动检测设备,形成产品化的成品、半成品综合检测系统.

    1 检测系统的设计与研究

    1.1 光学背光系统的设计

    采用背向照明,其优点在于获得高对比度的图像;选择的光源则采用LED光源,它的优点在于使用寿命长,范围为60 000~100 000 h,发热少,波长可以根据用途选择,制作形状方便,运行成本低,耗电小.

    1.2 自动检测系统的CCD扫描系统设计

    采用步进电机进行驱动,由于电机运动为旋转运动,而CCD的进给为直线运动.因为要把旋转运动转变为直线运动,在这里采用螺旋运动使旋转运动变成直线运动,原因在于其它运动的结构太复杂,对本系统不适用.采用导轨和丝杆组成一个进给系统,使CCD的运动可以平稳的扫描过整个曲轴.由于本系统主要目的是将步进电机的转动变成CCD摄像头的直线运动,是以传递运动为主,故设计是传导螺旋滑动摩擦方式.由于图像的处理方式采用异或法,不需要精度控制CCD扫描位移,所以测量时间将大大降低.扫描装置结构如图1所示.

    1.3 轴类零件转动系统的设计[3]

    步进电机给一定的脉冲,使曲轴转过一定的角度,由于步进电机的转速相对比较高,需要一个减速器对其减速处理.同时,还需要对曲轴进行固定,利用一个三抓卡盘将曲轴的一段抓住,另一端自由支撑在一个可以移动的支撑支座上,这个移动的曲轴支撑支座可以满足不同型号曲轴长度的需要,在减速器与步进电机之间需要联轴器来进行连接,使它们之间的转动同步.

    1.4 运动控制系统