圆度误差测量数据采集系统设计

　　圆度误差分析的前提是圆度误差数据的自动获取,因此数据采集系统是测量数据自动采集的关所在。文献[1]提出了一种低成本高精度的圆度测量系统,该系统采用球轴承支承旋转工作台,利用非接触间隙传感器和一个采集与处理传感器对数据进行采集和处理;陈立杰等[2~6]研究了虚拟圆度误差测量仪,虚拟仪器突破了传统智能圆度仪在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制;安志勇等[7]探讨了非接触激光圆度研制的一些问题,特别适合于大尺寸回转体零件的测量;文献[8]分析了一种宽动态范围位移传感器在新型圆度仪上的应用问题,该传感器采用全息柱面衍射光栅为标准器,具有动态范围宽、分辨率高等特点,可用于圆度误差、波度及表面粗糙度的综合测量;文献[9]、[10]就数据测量和数据采集中的传感器问题进行了深入的探讨。

　　1 测量原理分析

　　目前工厂生产过程中大多采用V形测量法,对工件的径面向跳动进行测量,其测量原理如图1所示:将被测工件放在V形铁上,用手转动工件,在工件的上方装有测量仪器(千分表),通过人眼观察千分表读数变化,从而确定工件的径向跳动是否合格。

　　对于圆度的检查,由于需要较多的检测数据,生产线上往往不能做此项目检测。以上的测量方法主要存在以下不足:视觉上的读数误差;如果检测数量大,人易疲劳、效率低;测量基准与加工基准不统一。

　　为了克服传统测量方法的不足,实现自动检测,对上述测量方法改进如下:(1)不是以零件的外圆作为定位面,而是以零件的回转中心作为定位面(如图2所示),零件两端面打中心孔,这个中心孔也是零件在磨削过程中的定位孔,从而实现了加工基准与测量基准的统一;(2)采用沿圆周多点均匀采样获取径向跳动数据,为圆度误差测量提供原始数据。

　　工件的测量:主要完成被测轴有关数据的测量,包括被测轴的端面跳动误差、径向跳动误差、圆度误差等。被测轴的轴向跳动误差和径向跳动误差的测量,可以让被测轴转动,每转一周时通过传感器测量一周的若干点(例如72点)数据,并从每组测量的数据中找出最大值和最小值,求出工件的跳动量,然后与测试标准设置的公差进行比较,判断跳动量是否超标。其中:工件轴径向跳动=工件轴径向跳动测量值最大值(1#或2#)-工件轴径向跳动测量值最小值(1#或2#);工件轴端面跳动=工件轴轴向跳动测量值最大值(3#或4#)-工件轴轴向跳动测量值最小值(3#或4#)。

　　圆度的测量可以通过多点测量数据,应用最小二乘法找出最小二乘圆的圆心,度量二乘圆的圆心与轴心的偏移来确定圆度。