[发明专利]一种圆筒形缸体内壁激光熔覆几何智能检测装置及方法

说明书

本发明一种圆筒形缸体内壁激光熔覆几何智能检测装置及方法涉及激光熔覆加工中的几何检测领域，特别涉及一种圆筒状缸体内壁的几何形状及公差尺寸的检测，尤其涉及一种圆筒形缸体内壁激光熔覆几何智能检测装置及方法，包括本体及固定设置在本体上的驱动装置，所述驱动装置通过自适应伞托机构连接有用于检测的检测机构；所述检测机构包括至少三组检测装置；本发明采用三点定心原理测量内孔直径，测量装置的本体置于孔外，检测机构进入孔内，通过驱动装置驱动自适应伞托机构与待测工件的内表面进行对中，然后通过距离传感器测量并分析待测表面的直径和圆柱度等评价参数，该发明具有智能化、低成本和可实现在线检测的特点。

技术领域

本发明涉及激光熔覆加工中的几何检测领域，特别涉及一种圆筒状缸体内壁的几何形状及公差尺寸的检测，尤其涉及一种圆筒形缸体内壁激光熔覆几何智能检测装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国再制造业的快速升级与发展，激光熔覆再制造技术被广泛应用于几个典型行业领域，并获得了较为广阔的市场规模。但是激光熔覆修复后的几何参数检测尚不成熟，特别是对缸体零件修复后的内壁几何参数几乎无法直接在线测量，故我们无法获取修复后的缸筒内壁的几何参数，即对激光熔覆再制造后的性能无法直接进行评估，也影响了后续加工的实施困难。

目前工业领域常用的内孔测量仪如人工千分表、三坐标测量机或者圆柱度仪等，无法实现激光熔覆后缸体内壁加工面（粗糙度大）的实时在线检测，目前工业界对于中大孔径（100-1000mm）、较深内壁孔件缺乏合适的直径及圆柱度检测方法，现有近似方法的代表性的研究如下：

例如：在文献“大孔径管道4自由度内部检测机器人系统[J] .机械工程学报，2009,267:273)”中，使用多个电机构建了结合行走机构、回转机构、激光调整机构等的检测系统。该系统通过计算激光行程时间来实现径向距离检测，能够应用到直径500-1000mm的大孔径检测作业中。该装置由于回转机构本身限制，无法做到小型化而适应激光熔覆零件在线表面测量，并且需要在每一个截面检测时严格对中调整，降低了检测效率。此外，由于没有位姿检测系统，多个截面之间无法相关联从而直接构建出孔件的轴线和圆柱度信息。

在文献“深孔类零件内表面三维综合测量技术的研究[D] .中国科学技术大学，2018”中，将CCD相机与环形激光发生器、滚珠丝杠及石英管相结合，滚珠丝杠进给的同时CCD连续拍摄内孔截面图像，然后结合图像处理技术计算出截面的各个几何量信息，针对100mm以下小孔径，径向理论精度较好。但由于相机拍摄的是整个孔径的图像，此系统对激光熔覆表面的算法处理分辨难度大即精度较低，且无法应用在长度在米量级的深孔中，会导致圆柱度综合检测结果误差较大、重复性较差。

在专利“一种适应变孔径的深孔圆柱度检测设备及方法[P]，申请号202110412570 .1，华中科技大学，2021”中，公开了一种适应变孔径的深孔圆柱度检测设备与方法，该装置由三对自定心装置的滚轮实现沿内壁自动行走，由无衍射光发生器及位姿测量装置实现直径测量。但该装置变径方式采用弹性元件变形，变径范围非常小，且激光反射测量法对内表面的要求高，不适应激光熔覆后的表面，此外该设备采用了三级传动方式在内壁行走，不适用于在线监测。

基于此，本发明开发了一种基于驱动装置的伞托伸缩结构的自动对心且大尺度变直径检测机构，并采用超声测距法解决了熔覆表面粗糙测量的问题，该装置可采用手持方式或自动方式，方便快捷的实现在线检测缸体内壁激光熔覆面的直径及圆柱度。

发明内容

本发明提出一种主要用于圆筒状缸体内壁表面几何参量检测的伞爪式检测装置，其通过对产品修复后内壁轮廓检测和数据分析，后经数据处理，得出测量结果，实现对柱形缸体内壁的智能检测，该发明具有智能化、低成本和可实现在线检测的特点。

本发明一种圆筒形缸体内壁激光熔覆几何智能检测装置，包括本体及固定设置在本体上的驱动装置，所述驱动装置通过自适应伞托机构连接有用于检测的检测机构；

所述检测机构包括至少三组检测装置，所述检测装置包括安装座，所述安装座上设置有球型探头和距离传感器；