[发明专利]一种应用在线检测装置测量旋压过程中筒型件外径的方法

摘要

本发明公开了一种应用在线检测装置测量旋压过程中筒型件外径的方法，包括如下步骤（a）安装在线检测装置；（b）选择测量基准并调整位移传感器空间位置；（c）数据采集；（d）数据处理分析；（e）模型重构；（f）信息提取。本发明是创新的提出了基于重构模型的外径检测方法,在提供大直径筒型件的状态信息的同时，也提供加工过程外径实时状态。是一种高效率、高精度的大直径在线测量方法,具有更准确、更快的特点。可推广应用到其他高精度的外径在线检测及其他信息的在线检测中,具有很强的工程应用及除推广应用价值。

主权项

一种应用在线检测装置测量旋压过程中筒型件外径的方法，其特征在于：所述在线检测装置包括位于旋压机床导轨上的环形架机构、环形架轴向移动机构、环形架横向移动机构、环形架竖直移动机构；所述环形架机构包括圆环(4)和支撑圆环(4)的支撑座(6)，圆环(4)内径大于筒型件(5)外径；所述圆环(4)上安装有至少一个位移传感器(22)，旋压机床芯轴(27)的床头或床尾端的端面安装有角度传感器(23)；所述位移传感器(22)和角度传感器(23)连接有信号调理模块(24)，信号调理模块(24)连接有上位机(25)，上位机(25)内置有数据采集模块(28)和数据处理分析模块(29)；所述测量旋压过程中筒型件外径的方法包括如下步骤：(a)安装在线检测装置；将在线检测装置安装在旋压机床导轨上，调整轴向导轨(16)与机床导轨的平行度，角度传感器(23)安装在旋压机床芯轴(27)的床头或床尾端的端面；(b)选择测量基准并调整位移传感器(22)空间位置；选择芯轴(27)上一固定位置作为参照，要求该位置直径尺寸为已知；将位移传感器(22)以此参照位置为基准调整其空间位置；调整位移传感器(22)的空间位置时，通过环形架轴向移动机构实现位移传感器(22)轴向位置的调整，通过环形架横向移动机构实现位移传感器(22)横向位置的调整，通过环形架竖直移动机构实现位移传感器(22)竖向位置的调整；(c)数据采集，旋压加工开始，即可开始检测，上位机(25)得到的角度传感器(23)的信号作为各截面的初始采集位置，在位移传感器(22)完成一圈或n圈测量后，暂停采集；并同时由上位机(25)向环形架轴向机构发送轴向运动指令，带动位移传感器(22)轴向移动微位移；如此循环，完成数据采集，并将数据以截面为单元保存；(d)数据处理分析，结合数据采集模块(28)得到的数据，通过对数据采取3δ数据剔除法完成粗大数据剔除，然后通过小波或低通滤波方法进行干扰数据处理，之后通过FFT算法进行位移数据频谱分析，最后提取0频位移数据，即为待测件截面轮廓的真实位移数据，将数据以截面为单元保存；(e)模型重构，结合相应测量点的三维空间坐标，利用曲线重构算法完成截面轮廓重构，然后根据轴向位置，完成轴向曲面轮廓重构，得到待测件部分及全部的外形轮廓；其重构实施步骤如下:第一步：设置基准，建立已知的空间坐标系；第二步：采集点的原始数据为(Lij,θj)，将其进行基准转换，转换成(Pij,θj)，其中，Pij＝R+d+Lij…………………………………………………………………(1)；第三步：在第二步的基础上进一步转换成截面直角坐标系，转换公式为：xij=Pij·cos(θj)yij=Pij·sin(θj)...(2);]]>第四步：在第三步的基础上进一步转换成空间坐标系，转换公式为：xij=Pij·cos(θj)yij=Pij·sin(θj)zi=zi-1+h...(3);]]>第五步：进行截面曲线重构；Min=Σj=1n(Pij-Ri)2...(4),]]>ui=2nΣj=0nxijvi=2nΣj=0nyijRi=1nΣj=0n(xij-ui)2+(yij-vi)2...(5);]]>第六步：通过Delaunay三角法，用三角面片连接相邻两条轮廓上的点，同步前进重构；第七步：对曲面进行裁剪、修整，以形成完整的几何三维模型，实现重构；上述公式(1)～(5)中，R为测量基准面半径；d为传感器与基准面之间安装距离；Lij为传感器实时采集的位移，Pij为基准转换后的位移，i为轴向截面计数，j为截面采集点计数，θj为某点采集的角度；n为一个截面采集的点的个数；u、v分别为重构的圆心横坐标和纵坐标；轴向移动以基准位置为Z向零点，每次以h步距向前运动；(f)信息提取，对所关心位置的特征信息提取，从而在线完成外径的实时或历史数据检测。