[发明专利]一种火车车轴轴颈轴座外径的激光测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开一种火车车轴轴颈轴座外径的激光测量装置及其测量方法，属于非接触式测量技术领域。该装置主要包括C6140床身、四个激光测距传感器组件、电动分度盘、电动尾座、左右溜板、丝杠机构、数据采集卡、控制器及显示器、继电器以及电缆电源、信号通讯模块、驱动控制模块及数据采集与处理模块；C6140床身左端安装电动分度盘，导轨上安装两组溜板和电动尾座，激光测距传感器组件各有两组固定在左右溜板上，可同时对车轴上的两对轴颈轴座进行同时测量，将测量数据通过几何关系可计算出各处外径。本发明通过三次标准棒的测量，标定了激光线与车轴轴线之间的水平偏角α和垂直偏角β，测量误差小于10μm。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种火车车轴轴颈轴座外径的激光测量装置及其测量方法，是一种外径尺寸非接触式测量技术。

背景技术

火车轮对压装属于过盈配合，是火车轮生产过程中一项重要的加工工艺，为了满足国标规定的压装曲线，压装时对火车车轴和火车轮或轴承的配合尺寸有着严格的要求，在进行压装之前应将准备压装的火车轮和火车车轴静置24小时，然后实时测量火车轮内径和火车车轴轴座的外径，将测量过后的火车轮和车轴轴座尺寸上传到系统，系统选配合适的轮对进行压装。目前，大部分工厂在测量时仍使用大游标卡尺、外径千分尺等专用机械量具的方式进行人工测量，这种测量方式读出的数值因人而异，会产生一定的人工误差，影响轮对的压装质量，而且人工测量的方式效率较低，无法满足自动化数字化工厂的生产要求。

文献“光透射式大尺寸车轴视觉测量技术”([D].吉林大学,2017)采用了单光双反射镜结构。解决了单光束透射式测量因车轴直径增大而使得透镜不断增大的问题。但是该方法结构比较复杂、成本比较高，且对测量环境要求较高。另有专利“火车车轴轮座直径非接触式测量系统及其测量方法”(201310611448.2[P].2013.11.26)，使用激光测距传感器实现了对火车车轴轴座的外径尺寸的非接触式测量，但是该方法未标定激光线在水平面内的偏角α，测量精度稍低，且无法对两对轴颈两对轴座进行同时测量。

在火车轮对压装车间的数字化工厂建设过程中，需要同时对火车车轴的两个轴颈(装轴承处)和两个轴座(装车轮处)的外径尺寸实现快速无接触式的测量，测量精度要达到10μm，并把测量结果和对应的车轴ID号上传车间的MES系统。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有火车车轴轴颈轴座外径尺寸测量中存在的技术问题，提出了一种火车车轴轴颈轴座外径的激光测量装置及其测量方法，可以有效提高检测精度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种火车车轴轴颈轴座外径的激光测量装置，包括电动分度盘1、顶针2、左溜板3、床身4、右溜板6、电动尾座7、第一激光测距传感器组件8、第二激光测距传感器组件9、第三激光测距传感器组件10、第四激光测距传感器组件11、丝杠机构12、数据采集卡、控制器及显示器、继电器以及电缆电源；床身4具体采用C6140床身，且床身4上设有导轨，床身4一端安装有电动分度盘1，顶针2与电动分度盘1的转盘刚性连接，顶针2的轴线与电动分度盘1的转盘轴线重合且与床身4的导轨平行，电动尾座7安装在床身4的另一端导轨上，电动尾座7所带顶针轴线与顶针2轴线重合，左溜板3和右溜板6安装在床身4的导轨上并位于电动分度盘1和电动尾座7之间，第一激光测距传感器组件8和第二激光测距传感器组件9并列安装在左溜板3上，第三激光测距传感器组件10和第四激光测距传感器组件11并列安装在右溜板6上，各激光测距传感器组件发射的激光线均指向顶针2的轴线；右溜板6与连接板22刚性连接，连接板22与丝杠机构12的螺母21刚性连接，丝杠机构12的左轴承座19和右轴承座23通过螺钉组固定在床身4侧面；各激光测距传感器通过信号线与数据采集卡相连，控制器通过电缆及信号线分别与电动分度盘、电动尾座、数据采集卡、显示器和继电器相连。