畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-回轉(zhuǎn)體內(nèi)外徑零件非接觸檢測裝置設(shè)計(jì)

緒論1.1回轉(zhuǎn)體非接觸性測量研究背景在十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，隨著第二次工業(yè)革命的到來，科技突飛猛進(jìn)，各種現(xiàn)代化自動(dòng)化的機(jī)器越來越廣發(fā)的被應(yīng)用于人們的日常生活中。機(jī)器設(shè)備的普遍和大量應(yīng)用催生了零件的需求量，尤其是柱狀回轉(zhuǎn)類零件。該零件的檢測技術(shù)是關(guān)乎其生產(chǎn)質(zhì)量的重大關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)檢測的精度和效率的要求也越來越高。因此，提高檢測精度和檢測效率是檢測技術(shù)的主要發(fā)展方向，目前在回轉(zhuǎn)類零件生產(chǎn)測量方面，對(duì)徑向測量和形狀誤差測量的精確性和快速性和國外相比還存在一定差距。因而，柱狀回轉(zhuǎn)類零件的快速、準(zhǔn)確的在線測量成為必要問題被提出來。在很多情況下，由于被測產(chǎn)品所采用的材質(zhì)，若采用接觸式測量容易留下劃痕，不僅對(duì)被測產(chǎn)品造成損傷，而且對(duì)測量精度更是有很大的影響，1要求測量精度較高的零件而手工測量目前難以實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)有的測量工具也無法測量的，2通止規(guī)，要求通規(guī)可以通過，止規(guī)卡住，但只能定性的測量，不能定量的測量。所以，激光非接觸性測量的意義就在于此。1.2回轉(zhuǎn)體非接觸性試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)說明該試驗(yàn)臺(tái)由機(jī)械系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)兩大部分組成。電氣部分主要以PLC程序編程，機(jī)械部分包括T型槽平臺(tái)，龍門立柱，激光傳感器，直線滑軌，心軸，齒輪，角接觸軸承，鍵，支架，支座等。此試驗(yàn)臺(tái)三維實(shí)體模型在滿足設(shè)計(jì)原理要求之外，對(duì)各部件安裝位置進(jìn)行了合理安放，使視覺效應(yīng)和實(shí)用效果得到了完美統(tǒng)一。1.3研究方向及其意義本試驗(yàn)臺(tái)是通過老師提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，再加上查閱相關(guān)資料而進(jìn)行的三維實(shí)體設(shè)計(jì)。通過三維建模，對(duì)該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行動(dòng)畫演示，可以客觀真實(shí)地展現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在詳盡了解該試驗(yàn)臺(tái)工作原理，掌握其運(yùn)動(dòng)狀況的基礎(chǔ)上，對(duì)回轉(zhuǎn)類零件非接觸性試驗(yàn)臺(tái)的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)了PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)控制。試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)三維化建模后可以更好地指導(dǎo)其制造與裝配，通過激光檢測系統(tǒng)對(duì)回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行測量，達(dá)到快速精確獲取其表面位移信號(hào)為目的。本課題以激光測距理論為基礎(chǔ)，研究回轉(zhuǎn)類零件非接觸性尺寸測量方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)類零件的內(nèi)經(jīng)外徑的快速無損檢測，及圓度、同軸度形位誤差的評(píng)定，所以該課題具有一定的實(shí)際意義。2三維測量系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1三維檢測技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀當(dāng)前，國內(nèi)外成熟的三維檢測方法有許多種，其原理存在較大的差異，由于選取的檢測方法不同，不僅使系統(tǒng)本身的速度、精度和經(jīng)濟(jì)性大相徑庭，而且導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)類型和后續(xù)處理方法差異較大，依據(jù)檢測探頭和零件表面是否接觸，獲取三維檢測數(shù)據(jù)的方法大致可分為接觸式和非接觸式兩大類?，F(xiàn)在廣泛使用的三坐標(biāo)檢測機(jī)使一種精度較高的接觸式檢測設(shè)備。接觸式檢測設(shè)備存在幾個(gè)缺點(diǎn)，即容易使被測物體變形，檢測速度較慢，導(dǎo)致其最終的檢測精度受到影響，但價(jià)格相對(duì)便宜。此外，接觸式檢測設(shè)備的掃描方法決定了其工作環(huán)境要求較高，檢測探頭于被測物體之間存在盲點(diǎn)，導(dǎo)致在工業(yè)現(xiàn)場使用受到限制非接觸式測量方法大致可分為兩類：被動(dòng)檢測式和主動(dòng)檢測式。立體視覺是被動(dòng)檢測式的典型代表。該種方法廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航和土木工程等領(lǐng)域。當(dāng)前研究人員較多采用主動(dòng)檢測式。近年來，光學(xué)三角法在檢測領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)頭迅猛。這種方法是向被檢測的物體表面發(fā)射一束激光，從而在被檢測物體的表面上某種形態(tài)的微小光斑然后根據(jù)傳感器上的光敏面接收到的反射信息以及其本身的參數(shù)設(shè)定，來計(jì)算該檢測數(shù)據(jù)。2.2激光測量方法國內(nèi)外現(xiàn)狀在現(xiàn)代測量領(lǐng)域中，激光測量由于其速度快，精度高，得到了廣發(fā)的應(yīng)用。根據(jù)所發(fā)射激光方式分為：點(diǎn)激光、線激光、及面激光。（1）點(diǎn)激光。點(diǎn)激光法選取半導(dǎo)體激光器作為發(fā)射電源，激光器發(fā)射的光束經(jīng)被測物體表面反射后，利用CCD面陣成像攝像機(jī)拍攝反射光斑，光斑反射在CCD光敏面上的位置信息反映出被測物體表面據(jù)CCD攝像機(jī)的距離變化。（2）線激光。線激光法利用柱面鏡將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光變?yōu)榫€結(jié)構(gòu)光，將激光帶投射到被測物體表面，根據(jù)CCD面成像攝影機(jī)捕捉到的反射位置信息和CCD攝像機(jī)的模型就可以計(jì)算出被測物表面的輪廓信息。（3）面激光。面激光即多線激光，是通過半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光擴(kuò)束照射到光柵上，產(chǎn)生多線激光，將投射到被測物體表面的多線激光利用編碼和解碼的方法得到每條條紋的序數(shù)，從而得到比線激光多1維的信息。但在分辨率和處理速度上存在者欠缺。通過對(duì)點(diǎn)，線，面三種激光測量方法的分析，本次設(shè)計(jì)使用點(diǎn)激光測量方式。在數(shù)據(jù)采集方面精度和速度都有較高的保證。所以，在工業(yè)測量和檢測領(lǐng)域，研究和開發(fā)激光傳感器具有重要意義。2.3激光測距技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外在20世紀(jì)70年代初的一些測量一起開始采用了激光技術(shù)，世界上第一臺(tái)激光器，是由英國休斯飛機(jī)公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的被稱作柯麗達(dá)1型。1971年，美國軍方事先配置了AN/GVS-3型紅寶石激光測距系統(tǒng)。自此，各國軍隊(duì)逐漸配備了用于偵察的激光測距機(jī)，各種型號(hào)的激光測距裝置相應(yīng)得到了應(yīng)用，20世紀(jì)70年代，美國，俄羅斯等國的著名公司開展合作研究，其產(chǎn)品能夠涉及工業(yè)，航天，海洋等多個(gè)方面。經(jīng)過多年不斷探索，激光測距更新了兩代，已經(jīng)研制更新到第三代。第一代激光傳感器是光電信號(hào)增管探測器和紅外寶石激光器構(gòu)成的。但是由于占地面積大。重量重，耗電多等缺點(diǎn)而被第二代測距系統(tǒng)替代。第二代激光測距系統(tǒng)采用近紅外激光器和PIN發(fā)光二極管或者雪崩光電二極管，與第一代相比，第二代激光測距系統(tǒng)的耗電量和體積都小了很多，因此得到迅速發(fā)展。到20世紀(jì)71年代YAG激光器技術(shù)趨于成熟，將這種激光器應(yīng)用與遠(yuǎn)程，中程，短程的激光測距雷達(dá)已成為一種趨勢(shì)。但由于兼容性差及損傷人眼等缺點(diǎn)，伴隨著激光技術(shù)與電子技術(shù)的發(fā)展，逐漸被第三代激光測距系統(tǒng)所取代。第三代激光測距系統(tǒng)相對(duì)于前兩代有了十足的發(fā)展。其結(jié)構(gòu)采用對(duì)人眼安全的激光器，并用最新電子技術(shù)。并且體積小，耗電量少而精度高。西方國家開發(fā)出了用途不同的激光測距系統(tǒng)，有單光速激光測距系統(tǒng)，二維激光掃描式激光測距系統(tǒng)。其中，以為系統(tǒng)用于測量距離，二維用于掃描平面，監(jiān)控一片區(qū)域，三維測距系統(tǒng)用于對(duì)空間的定位與三維輪廓測量等應(yīng)用領(lǐng)域。由于激光測距系統(tǒng)的高精度，快速性及抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn)而備受推崇。國外的許多科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)亦在此領(lǐng)域開展研究。2008年，全球工業(yè)安全領(lǐng)域?qū)＜疫~賽展示了全新的LS30，能夠產(chǎn)生一個(gè)達(dá)到190度的不可見的非接觸的監(jiān)控平面，并且能夠用軟件自由的控制監(jiān)控區(qū)域，較易于滿足特殊工業(yè)的要求。近些年，勞意斯提出了系列的測距系統(tǒng)，其分辨率達(dá)到30mm，可通過紅外線接口與PLC等上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。同事，萊卡公司也退出了不同型號(hào)的激光測距系統(tǒng)，其測距的快遞性及電磁干擾的不敏感性而廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。20世界70年代，國內(nèi)激光器樣機(jī)研制出現(xiàn)了，北京光學(xué)儀器廠，蘇州第一光學(xué)儀器廠先后研制出了以He-Ne氣體激光器作光源的經(jīng)緯儀。由于He-Ne氣體激光器體積大，壽命短，原側(cè)上每年都要更換，所以給以He-Ne氣體激光器作為光源的激光經(jīng)緯儀帶來很多不便?？梢哉f在起初階段，我國的激光技術(shù)迅速發(fā)展，在技術(shù)上都已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平。在激光測距方面的研究，我國于1972年成功研制出JCY-I性精密氣體激光測距機(jī)。1996年上海光機(jī)所成功研制便攜式半導(dǎo)體激光測距機(jī)測距精度為0.5m。接下來的幾年里體積小，重量輕，精度高的便攜式測距機(jī)成為研究主題。目前德國米依、日本基恩士激光測距傳感器處于領(lǐng)先地位。圖2.1激光測距傳感器2.4激光三角測量法激光三角法的基本原理如圖2.2所示。激光器發(fā)射出的光束投射到被測物體的表面上產(chǎn)生的一光點(diǎn)，光點(diǎn)的一部分散射光通過會(huì)聚透鏡成像于接收器表面，如果被測物體沿著激光束方向發(fā)生位置移動(dòng)，那么探測器表面上的點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)地隨之移動(dòng)，通過像點(diǎn)的移動(dòng)距離B可以檢測出被側(cè)面的移動(dòng)距離A圖2.2.激光三角法測量原理3試驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)方案3.1試驗(yàn)臺(tái)的工作原理本次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)，由一對(duì)龍門立柱，在其上面固定滾珠絲桿線性模組，將大橫梁固定在滑塊上，測內(nèi)徑的激光傳感器固定在橫梁上，以實(shí)現(xiàn)激光傳感器上下運(yùn)動(dòng)。測外徑的激光傳感器通過一個(gè)豎著的支架固定在一個(gè)橫著的絲桿模組的滑塊上，以實(shí)現(xiàn)其能在水平方向上左右運(yùn)動(dòng)。由于激光傳感器在一定范圍內(nèi)可測量，此設(shè)計(jì)滿足其要求。動(dòng)力部分由伺服電機(jī)通過一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)最終把動(dòng)力傳遞到心軸上實(shí)現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過PLC程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化控制。3.2試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)草圖根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理，設(shè)計(jì)了如圖2.1的草圖。動(dòng)力由伺服電機(jī)提供，通過一對(duì)齒輪嚙合將動(dòng)力提供給心軸。再由心軸將動(dòng)力傳遞給零件，實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.1原理圖4重要參數(shù)計(jì)算及元件選型1.電機(jī)選型回轉(zhuǎn)體非接觸測試相關(guān)技術(shù)要求：負(fù)載250kg；摩擦因數(shù)0.15，通過計(jì)算來選著伺服電機(jī)。被測件壓力N摩擦力F=0.152500=375N3、圓周力Ft=F=375N4、由于一對(duì)齒輪嚙合圓周力為一對(duì)作用力與反作用力即大小相等，方向相反。所以作用在小齒輪上的圓周力Ft=375N5、小齒輪直徑dd=mz=527=135mm6、轉(zhuǎn)矩TT=Ft=37567.5=25.31N7、有公式p/n減速機(jī)速比10，可得P=/9550=0.7kw，查手冊(cè)取電機(jī)P=2KW,N=2000r/min。2.齒輪校核選小齒輪齒數(shù)Z1=27，大齒輪齒數(shù)Z2=108，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式試選=1.3計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩p/n=9.55N查表可知齒寬系數(shù)=1，=2.5，=189.8MPa計(jì)算疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)==0.873計(jì)算許用應(yīng)力==540MPa==523MPa試算小齒輪分度圓=109.763mm齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核=1.91，=25.31N，=1，=2.5，=189.8MPa,=135mm，=4由公式得==512MPa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核=1.85，T=25.31N，=2.11，=1.85，=2.05，=2.05，=0.74，=1,m=2=27。將他們帶入公式得到==115MPa==117MPa齒面接觸疲勞，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。3.心軸校核按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。軸的計(jì)算應(yīng)力=/W=18.6MPa5試驗(yàn)臺(tái)各部件的設(shè)計(jì)該試驗(yàn)臺(tái)由防護(hù)罩，鑄鐵T型槽平臺(tái)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)組成。另外，機(jī)械部分與T型槽平臺(tái)整體安裝，原動(dòng)力由伺服電機(jī)提供，試驗(yàn)過程由PLC進(jìn)行控制。此試驗(yàn)臺(tái)三維實(shí)體模型在滿足設(shè)計(jì)原理要求之外，對(duì)各部件安裝位置進(jìn)行了合理安放，使視覺效應(yīng)和實(shí)用效果得到了完美統(tǒng)一。在設(shè)計(jì)時(shí)從試驗(yàn)臺(tái)的整體功能出發(fā)，分別對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其能夠達(dá)到預(yù)定的功能，并滿足經(jīng)濟(jì)性，安全性，可靠性，操作方便等方面的要求。下面將從三維角度對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行敘述。5.1T型槽平臺(tái)的設(shè)計(jì)鑄鐵T型槽平臺(tái)又叫T型槽平板是一種表面帶有T型槽的鑄鐵平板，用于裝配、調(diào)試機(jī)械設(shè)備的鑄鐵平臺(tái)量具，使用高強(qiáng)度鑄鐵鑄造，不僅精度穩(wěn)定，而且堅(jiān)固耐用。T型槽平臺(tái)在整個(gè)裝配體中起支撐定位作用[5]。看似簡單的方形平臺(tái)，但對(duì)它的設(shè)計(jì)也有巧妙之處。對(duì)T型槽平臺(tái)的的設(shè)計(jì)不僅要求其強(qiáng)度在支撐中不會(huì)變形，并且要考慮到節(jié)省材料和運(yùn)輸方便，盡可能減少其自身重量。還有最主要的一點(diǎn)就是試驗(yàn)臺(tái)的每個(gè)部分都安裝在T型槽平臺(tái)上，有部分零件不能正好與T型槽對(duì)應(yīng)，所以在T型槽平臺(tái)的平板上按安裝尺寸定制螺紋孔。圖5.1T型槽三維實(shí)體圖該T型槽平臺(tái)總長2500mm，寬2000mm，厚100mm。T型槽的作用就是配合螺栓和螺桿對(duì)工件進(jìn)行固定，方便焊接和裝配等工作，T型槽的尺寸與槽間距要根據(jù)減速器使用螺栓的尺寸來定。圖4.1為T型臺(tái)的三維實(shí)體圖。5.2l龍門立柱部件設(shè)計(jì)由于考慮回轉(zhuǎn)體的直徑，高度等因素且要求測內(nèi)經(jīng)的激光傳感器上下運(yùn)動(dòng)，測外徑的激光傳感器既能上下運(yùn)動(dòng)又能左右運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)兩個(gè)龍門立柱按照合理的間距將其固定在T型槽臺(tái)上。龍門立柱總高2016mm，由長*寬*高200mm*200mm*2000mm的長方體，側(cè)面的凸臺(tái)為了固定拖鏈，根部設(shè)有四個(gè)筋板對(duì)稱布置。底部是長*寬*高450mm*450mm*16mm的正方體，在其上打上四個(gè)M20的螺紋孔組成。圖5.2為龍門立柱。圖5.2龍門立柱5.3大橫梁架子設(shè)計(jì)激光傳感器測內(nèi)徑要安裝在回轉(zhuǎn)體的上方，所以需要設(shè)計(jì)大橫梁來進(jìn)行支撐。大橫梁長2080mm，寬100mm，厚15mm。兩頭打四個(gè)M20的螺紋孔與絲桿模組上的滑塊固定起來。拉伸切除二十個(gè)直徑20mm圓孔為減輕其重量，中間打上四個(gè)M5的孔用六角頭螺栓將其與激光傳感器固定起來。打四個(gè)M14的孔用六角頭螺栓來固定水平放置的絲桿模組。圖5.3大橫梁架子。圖5.3大橫梁5.4激光傳感器設(shè)計(jì)如圖5.4所示，本工裝設(shè)計(jì)的激光傳感器測回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外徑，測內(nèi)徑的激光傳感器需要借助反光鏡將激光傳感器發(fā)射出的光線反射到回轉(zhuǎn)體的內(nèi)壁上。測量原理采用激光三角測距法測量。傳感器每相隔固定的角度采樣一次，所得到的數(shù)值經(jīng)過換算得出，外徑的測量方法跟內(nèi)徑相似。為了消除誤差，每次采集數(shù)據(jù)至少兩圈以上。多次測量求平均值。如圖5.4.1所示。圖5.4激光傳感器激光測量大型工件內(nèi)外徑裝置，由激光器，瞄準(zhǔn)，定位單元，由測長器和導(dǎo)軌構(gòu)成的測長單元等部分構(gòu)成，定位單元有單個(gè)測量頭，兩個(gè)磁性定位塊及與之相連的光電接收器所組成，所說的測量頭由有一塊五角棱鏡和閾值固定在一起的光電接受器組成，該測量頭在大橫梁的支撐下上下運(yùn)動(dòng)，測量方法其特征在與包括如下步驟：由激光準(zhǔn)直、自準(zhǔn)直單元出射的光線經(jīng)五角棱鏡后分為兩部分，一部分直接射向光電接收器，以用于調(diào)節(jié)測量頭的位置，使測量頭在測量過程中相對(duì)于準(zhǔn)直光線的位置保持不變，使對(duì)測量結(jié)果無影響；另一部分光線經(jīng)五角棱鏡反射后與入射光線成90度角，測量頭沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)使反射光線一次射向第一個(gè)和第二個(gè)磁性定位塊上的光電接收器，分別調(diào)整兩個(gè)磁性定位塊在工件上的位置使入射到定位塊的光線與其反射光線重合，以保證兩定位塊處于正確的測量位置，入射光線與反射光線重合是通過激光自準(zhǔn)直單元中的光接受靶來加以保證的。當(dāng)上述調(diào)整完以后，就可以開始測量，測量頭先瞄準(zhǔn)第一個(gè)磁性定位塊上的光電接受器，測長單元開始測量，測量頭沿導(dǎo)軌移動(dòng)直到瞄準(zhǔn)第二個(gè)磁性定位塊上的光電接收器，該測長單位停止測量，即可得到兩光電接收器之間的距離，在計(jì)算被測工件直徑尺寸。圖5.4.1激光傳感器5.5絲桿模組拖鏈安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將豎著的兩個(gè)絲桿模組通過八個(gè)M8的螺紋孔將其固定在兩個(gè)立著的龍門立柱對(duì)應(yīng)的位置上，橫著的絲桿模組背部的15.5直徑孔用于將大橫梁固定起來，M20的螺紋孔與其豎著的絲桿模組上的滑塊固定，測內(nèi)徑的激光傳感器的上下移動(dòng)是通過模組上的滑塊在絲桿上的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，將橫著的絲桿模組固定在其中一個(gè)豎著的絲桿模組上，隨豎著的絲桿模組的滑塊上下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)測外徑激光傳感器的上下移動(dòng)?？傞L876.5mm，導(dǎo)軌長780mm，伺服電機(jī)400w。拖鏈設(shè)計(jì)的用途是為了放一些電線，使其電纜不裸落在外面，既美觀又安全。整體設(shè)計(jì)成曲線為了節(jié)省空間，起安全作用。拖鏈上有長方形的孔一方面是為了減輕其重量，另一方面其固定作用，整體背部設(shè)計(jì)成平面以便于龍門立柱進(jìn)行安裝，在龍門立柱上方設(shè)計(jì)出一個(gè)凸臺(tái)是為了把拖鏈掛在其上。拖鏈總長1060mm，高120mm，直線部分：上方長400mm，下方長1000mm，曲線部分：半徑R120mm。首先先掃面切除一個(gè)矩形長90mm，寬40mm。在兩頭開口處拉伸切除一個(gè)三角形兩直角邊分別上80mm，25mm。最后在直線部分拉伸切除一個(gè)矩形，長60mm，寬25mm。如圖5.6所示,測量系統(tǒng)總裝圖如圖5.5.1所示。圖5.5.1測量系統(tǒng)總裝圖5.6防護(hù)罩設(shè)計(jì)防護(hù)罩是能夠嚴(yán)防灰塵及切屑、硬沙粒等進(jìn)入軌道，減少硬質(zhì)顆粒狀的異物對(duì)滑動(dòng)軌面的損傷，能夠減少導(dǎo)軌因操作變形對(duì)加工精度的影響，保持機(jī)床加工精度。主要作用如下。室外防護(hù)罩密封性要高，以避免雨水進(jìn)入。內(nèi)裝或外裝風(fēng)扇可以使罩內(nèi)空氣流通，降低防護(hù)罩內(nèi)的溫度；在多風(fēng)沙少雨水的地點(diǎn)還要考慮配置清洗器，以便和雨刷器配合隨時(shí)對(duì)視窗玻璃進(jìn)行清潔，保證圖像監(jiān)視效果。提高工人操作的安全性。使整體結(jié)構(gòu)更加美觀。嚴(yán)防灰塵及切屑、硬沙粒等進(jìn)入軌道，保證其高精度加工。防護(hù)罩由導(dǎo)軌、底座、控制面板、防護(hù)罩左側(cè)、防護(hù)罩右側(cè)、左側(cè)門、右側(cè)門、M20螺釘組成。導(dǎo)軌：總長2500mm，高94mm，厚6mm，寬46mm，在導(dǎo)軌上打M20的螺紋孔。如圖5.6.1所示圖5.6.1導(dǎo)軌左右防護(hù)罩殼體是對(duì)稱布置的，長2500mm，高2050mm，寬700mm，底面和正面抽殼40mm，內(nèi)部抽殼3mm。在底部打八個(gè)M20螺紋固定導(dǎo)軌。如圖5.6.2圖5.6.2左右殼體底座長2500mm，寬2000mm，高300mm，上下面抽殼40mm，內(nèi)部抽殼3mm。如圖5.6.3所示。圖5.6.3防護(hù)罩底座控制面板：長300mm，寬200mm，高10mm，其上設(shè)有一些按鈕，每個(gè)按鈕要執(zhí)行一定的動(dòng)作。如圖5.6.4所示。圖5.6.4控制面板左右側(cè)門：長2650mm，寬600mm，高2000mm，厚40mm。窗戶：長450mm，高1000mm，圓角半徑R100mm中心點(diǎn)距頂部800mm，內(nèi)部抽殼3mm，如圖5.6.5所示。圖5.6.5防護(hù)罩門防護(hù)罩總的組裝圖如圖5.6.6所示。圖5.6.6防護(hù)罩5.7心軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)此心軸設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)讓滾動(dòng)軸承內(nèi)圈不動(dòng)，外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，而心軸固定不動(dòng)將齒輪通過鍵連接配合在軸座上，動(dòng)力由電機(jī)通過一對(duì)齒輪嚙合，傳遞給大齒輪上，大齒輪通過鍵連接轉(zhuǎn)動(dòng)代動(dòng)軸座轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)。由于工件重量大，選擇能承軸向力的軸承，下側(cè)選擇推力軸承和深溝球軸承組合，上側(cè)深溝球軸承能更好的達(dá)到最佳效果。心軸上所有的組裝部件有：固定軸、推力軸承51130、下隔套、深溝球軸承61830、上隔套、深溝球軸承61922、軸座、大齒輪108*5、連接盤、圓盤支架、旋轉(zhuǎn)盤、單體定心座、墊板、卡盤。定心底座組成。如總裝圖5.7所示。圖5.7心軸總裝圖心軸軸承的選擇根據(jù)其所在軸段直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得出選的軸承型號(hào)，一根軸的的設(shè)計(jì)依次根據(jù)定位軸肩和非定位軸肩按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出。如圖5.7.1心軸二維圖所示。圖5.7.1固定心軸此軸的設(shè)計(jì)頂端直徑110mm、長60mm.查手冊(cè)選擇深溝球軸承61922，將兩個(gè)深溝球軸承61922用上隔套將其進(jìn)行軸向定位。第二段長220mm、直徑124mm為過渡段、第三段直徑150mm、長81mm查手冊(cè)選擇推力軸承51130，深溝球軸承61830。將推力軸承放在最下部通過一個(gè)下隔套將其分從而實(shí)現(xiàn)軸向定位，最底部直徑為340mm再起上方用內(nèi)六角頭全螺紋將其固定在固定底座上，將心軸定死。因此軸承內(nèi)圈不動(dòng)，而外圈動(dòng)，最后用座套套上。如圖5.7.2所示。圖5.7.2心軸2.座軸如圖5.7.3所示。為此軸座的設(shè)計(jì)尺寸，總長360mm，底部長90mm，設(shè)計(jì)一個(gè)退刀槽10mm為了定位齒輪。內(nèi)部設(shè)計(jì)長47mm，63mm的止口為了分別定位心軸上的深溝球軸承61830，深溝球軸承61922。圖5.7.3座軸最頂部設(shè)計(jì)20mm的孔為了安裝端蓋，將整個(gè)心軸密封住座軸上設(shè)有一鍵槽長b*h為56mm*233mm。如圖5.7.4立體圖所示。圖5.7.4座軸此鍵槽的選取根據(jù)輪轂的直徑選取，因此在此座軸設(shè)有一大齒輪齒數(shù)108模數(shù)5，此鍵的設(shè)計(jì)不僅僅安裝固定大齒輪，而且將連接盤通過此鍵也連在一起。連接盤連接盤總共有24個(gè)M16的螺紋孔，使其與支架固定。內(nèi)部有一鍵槽如圖5.7.4所示。圖5.7.4連接盤圓盤支架圓盤支架作用是將其與連接盤通過六角頭螺栓全螺紋M16*70固定在一起。圓盤支架的二維圖吐過5.7.5所示。圖5.7.5圓盤支架在圓盤支架上每間隔110mm處設(shè)有3個(gè)直徑18mm的螺紋孔的作用是將其與旋轉(zhuǎn)盤的肋板通過六角頭螺栓將其固定在一起。接觸面長259.5mm，支架上設(shè)有長20mm。高為17mm的凸臺(tái)將旋轉(zhuǎn)盤牢牢卡住。如圖5.7.6圓盤支架立體圖所示。圖5.7.6圓盤支架旋轉(zhuǎn)盤由于本工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)高精度檢測，因此就需要高精度定位。而且還要滿足實(shí)現(xiàn)小型工件和大型工件的內(nèi)外徑測量。因此，該旋轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)必須滿足以上兩者的要求，具體設(shè)計(jì)如圖5.7.7二維圖所示。圖5.7.7旋轉(zhuǎn)盤在其上方設(shè)有三個(gè)互成120度的定位卡，其上有三個(gè)成臺(tái)階型的凸臺(tái)可放置直徑從700mm到1000mm的工件。其次旋轉(zhuǎn)盤上還另設(shè)有三個(gè)工位分別是上料，檢測，下料來實(shí)現(xiàn)小型工件的檢測。通過層層定位來實(shí)現(xiàn)，首先將單體定心座固定在定心底座上，再將墊板固定在定心底座上來實(shí)現(xiàn)高精度定位檢測。如圖5.7.8旋轉(zhuǎn)盤裝配立體圖所示。圖5.7.8旋轉(zhuǎn)盤裝配5.8機(jī)械部件總裝設(shè)計(jì)如圖5.8所示.圖5.8總裝圖6試驗(yàn)臺(tái)PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)可編程控制器(ProgrammableController)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC，PLC自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。運(yùn)料小車自動(dòng)控制正是用來實(shí)現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，隨著PLC的發(fā)展，國外生產(chǎn)線上的運(yùn)輸控制系統(tǒng)非常廣泛的采用該控制系統(tǒng)，而且有些制造廠還開發(fā)研制了出了專用的邏輯處理控制芯片，我國的大部分工控企業(yè)的運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)都是從國外引進(jìn)的，成本高，為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)流通的需要，讓PLC技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，充分的利用到我國的工控企業(yè)生產(chǎn)線上，讓該系統(tǒng)在各種環(huán)境下都能夠工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高[9]。6.1PLC的設(shè)計(jì)思想本試驗(yàn)臺(tái)用PLC對(duì)其各動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)控制，選用西門子S7-200PLC，用V4.0STEP7MicroWINSP9軟件編寫梯形圖。首先先根據(jù)需要控制的部件對(duì)I/O端子進(jìn)行分配。再根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)順序編寫順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖與I/O端子分配表進(jìn)行編寫PLC梯形圖。在這里對(duì)手動(dòng)程序進(jìn)行詳細(xì)介紹，其他程序相似不在贅述。6.2PLC的I/O端子分配表6.2是根據(jù)原理圖擬定的I/O端子分配表啟動(dòng)I0.0Q0.0下降急停I0.1Q0.1上升手動(dòng)I0.2Q0.2左行單周期I0.3Q0.3右行連續(xù)I0.4Q1.0向下測試Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q2.0向上測試Q2.1Q2.2Q2.3表6.2I/O端子分配表6.3操作面板示意圖圖6.3操作面板6.4PLC順序功能圖圖6.4PLC順序功能圖

6.4PLC手動(dòng)梯形圖由于本試驗(yàn)臺(tái)梯形圖過長，下面將截取重要部分進(jìn)行說明：下降過程手動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)12激光傳感器向下運(yùn)動(dòng)，下降5秒然后進(jìn)行第一次測量，測量時(shí)間為10秒，如圖所示。圖6.4.1梯形圖網(wǎng)絡(luò)3和網(wǎng)絡(luò)4是下降100mm，用時(shí)5秒，即進(jìn)入工件，進(jìn)行第二次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.2梯形圖網(wǎng)絡(luò)5和網(wǎng)絡(luò)6是下降200mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第3次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.3梯形圖網(wǎng)絡(luò)7和網(wǎng)絡(luò)8是下降300mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第4次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.4梯形圖網(wǎng)絡(luò)9和網(wǎng)絡(luò)10是下降400mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第5次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.5梯形圖上升過程手動(dòng)程序：網(wǎng)絡(luò)11和網(wǎng)絡(luò)12是上升100mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第1次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.6梯形圖網(wǎng)絡(luò)13和網(wǎng)絡(luò)14是上升200mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第2次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.7梯形圖網(wǎng)絡(luò)15和網(wǎng)絡(luò)16是上升300mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第3次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.8梯形圖網(wǎng)絡(luò)17和網(wǎng)絡(luò)18是上升400mm，用時(shí)5秒，進(jìn)行第4次測量，測量時(shí)間為10秒。如圖所示。圖6.4.9梯形圖向右運(yùn)動(dòng)手動(dòng)程序：網(wǎng)絡(luò)19和網(wǎng)絡(luò)20是激光傳感器向右運(yùn)動(dòng)，如圖所示。圖6.4.10梯形圖向左運(yùn)動(dòng)手動(dòng)程序：網(wǎng)絡(luò)22是激光傳感器向右運(yùn)動(dòng)，如圖所示。圖6.4.11梯形圖網(wǎng)絡(luò)23和網(wǎng)絡(luò)24是激光傳感器向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)5秒，如圖所示。圖6.4.12梯形圖7三維軟件的學(xué)習(xí)7.1solidworks軟件的介紹Solidworks公司成立于1993年，由ptc公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬塞諸塞州的康克爾郡內(nèi)，當(dāng)初所賦予的任務(wù)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出的第一套solidworks三維機(jī)械設(shè)計(jì)至今，他已經(jīng)擁有全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個(gè)國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。Solidworks軟件在世界上第一個(gè)基于windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD發(fā)展趨勢(shì)和潮流，solidworks公司與兩年前成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使solidworks每年都有數(shù)十乃至上百的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得很多榮譽(yù)。從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，以表彰solidworks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，solidworks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)的證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。7.2基于solidworks的零件設(shè)計(jì)零件的設(shè)計(jì)是solidworks中最基本的功能，在上面已經(jīng)做了一定的介紹，下面將詳細(xì)介紹零件設(shè)計(jì)的基本操作步驟。以防護(hù)罩門的三維設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單的說明。如圖所示。圖7.2實(shí)體圖該實(shí)體圖是由四部分組成，分別是左右門，左右殼體，導(dǎo)軌，底座等組成。一下分別介紹。圖7.2.1實(shí)體圖門;先畫草圖，在前視基準(zhǔn)面上進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)圖7.2.2草圖圖7.2.3拉伸實(shí)體其次進(jìn)行拉伸切除，切除一個(gè)長方體，長450mm，高1000mm，厚40mm，圓角R100mm。圖7.2.4切除草圖圖7.2.5切除實(shí)體最后進(jìn)行內(nèi)部抽殼3mm，如圖所示。圖7.2.6切除實(shí)體三維建模完畢。結(jié)論本次設(shè)計(jì)查閱了大量的文獻(xiàn)，通過三維軟件設(shè)計(jì)，PLC控制基本可以滿足使用需求，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的自動(dòng)化。得到的數(shù)據(jù)由于設(shè)計(jì)精度所限，需要多次試驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)償。由于經(jīng)驗(yàn)有限，不免會(huì)有很多不足的地方，T型槽平臺(tái)未設(shè)計(jì)出吊裝裝置等。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了：1.直徑在200mm到1000mm范圍內(nèi)的零件內(nèi)外徑檢測。2.測量精度比接觸性測量大大提高，工件的檢測質(zhì)量也得到了很大提高。3.通過PLC編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，測量效率比以往大幅度提高。4.對(duì)工人施工的安全等級(jí)、設(shè)備的安全性能都有所提高。5.對(duì)機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命都大幅度提高。6.低噪音，低污染、更加環(huán)保。此設(shè)計(jì)涉及了機(jī)械、電氣、兩個(gè)領(lǐng)域，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。

致謝本次設(shè)計(jì)是在梁老師耐心指導(dǎo)下完成的，梁志宏老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，在此次設(shè)計(jì)過程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)與PLC程序設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，專業(yè)知識(shí)相比以往有了很大的提高。在我撰寫論文的過程中，他傾注了大量的心血和汗水，無論是在設(shè)計(jì)的原理、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了梁老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，。在此表示真誠地感謝和深深的謝意。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中和論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！

參考文獻(xiàn)[1]孫志禮．冷興聚．魏延剛．機(jī)械設(shè)計(jì)．東北大學(xué)出版社，2000年9月。[2]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．化學(xué)工業(yè)出版社，1993年。[3]廖常初．PLC編程及應(yīng)用．第4版．機(jī)械工業(yè)出版社，2014年1月。[4]張?jiān)平埽苤遥畇olidworks中文版從入門到精通．清華大學(xué)出版社，2013年4月。[5]鞏云鵬、田萬祿.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).東北大學(xué)出版社.2000年12月.[6]鞏云鵬.田萬祿.張祖立.黃秋波主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).東北大學(xué)出版社.2000年12月.[7]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè).第一卷.化學(xué)工業(yè)出版社.2000年.

附錄ALargediameterworkpieceaimedlasermeasurementsystemandmeasurementVolumemethodAbstract2.ProjectoftheTestBench3.Measurementsystemandmeasurementmethod4.17.ConclusionsReferences附錄B大型工件內(nèi)外徑激光瞄準(zhǔn)測量系統(tǒng)及測量方法1.摘要本發(fā)明屬于孩子激光精密測量技術(shù),尤其是大型工件直徑測量。直徑激光測量系統(tǒng),包括導(dǎo)軌,定位塊,測量汽車和驅(qū)動(dòng)機(jī)制,測量汽車配備定位,比照適用l消除角落棱鏡,五角棱鏡和光電接收器,固定一側(cè)的指導(dǎo)目標(biāo)激光測距儀。直接收集車包括測量目標(biāo)激光準(zhǔn)直激光測距儀發(fā)送東部的光電探測器,角落棱鏡和五角棱鏡是半透鏡一半回改善角落。提高五角棱鏡,五角棱鏡、光電接收器,光電探測器安裝在一個(gè)平面測量。反光的表面安裝在定位塊,定位塊底部垂直平面鏡子。入射角楊鏡發(fā)回光電接收器。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,測量精度高,適用于加工現(xiàn)場使用,可以更多的直徑方向測量。2.原理試驗(yàn)臺(tái)1、一種大型工件內(nèi)外徑激光瞄準(zhǔn)測量系統(tǒng),包括導(dǎo)軌、測量車及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),放置在被測件直徑兩端的二塊底面為凹性的定位塊。所說的測量車上裝有定位,瞄準(zhǔn)用的角隅棱鏡、五角棱鏡和光電接收器,其特征在于還包括固定在所說的導(dǎo)軌一端頭的激光瞄準(zhǔn)測距儀;所說的測量車還包括準(zhǔn)直接收該激光瞄準(zhǔn)測距儀發(fā)出的準(zhǔn)直激光束的光電探測器;所說的角隅棱鏡與五角棱鏡均為半透半返的改進(jìn)角隅棱鏡、改進(jìn)五角棱鏡;所說的五角棱鏡、光電接收器、光電探測器均安裝在一測量平臺(tái)上;所說的定位塊上裝有反射面與定位塊底面垂直的平面反射鏡和接收;所說的角隅棱鏡的人射光并返回所說的光電接收器的第二塊角隅棱鏡;還包括對(duì)測量車電機(jī)進(jìn)行控制,對(duì)光電接收器及光電探測器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理單元。2、如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng),其特征在于所說的測量車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)測量車在導(dǎo)軌上往返移動(dòng)的粗動(dòng)電機(jī)及對(duì)所說測量平臺(tái)微調(diào)的微動(dòng)電機(jī)。3、如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng),所說的探測器距所說的五角棱鏡為1.5d,d為五角棱鏡人射面孔徑。4、如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng),所說的測量平臺(tái)裝于一個(gè)可使測量平臺(tái)作180度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸架中,所說的磁性定位塊上的角隅棱鏡與平面反射鏡安裝在一可旋轉(zhuǎn)的鏡座上5、如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng),所說的導(dǎo)軌為輕型金屬材料制成。6、如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng),所說的激光購準(zhǔn)測距儀可以為雙頻激光干涉儀。7、一種用于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的測量方法,其特征在于包括:系統(tǒng)調(diào)整與工件測量兩部分,所說系統(tǒng)調(diào)整由以下步驟所組成：(1)將導(dǎo)軌方向調(diào)整為與所測工件的母線成垂直,并支撐牢固;(2)調(diào)整激光瞄準(zhǔn)測距儀發(fā)出的準(zhǔn)直光和導(dǎo)軌平行,并使光束在遠(yuǎn)近兩測量位置均能E苗準(zhǔn)測量車上的靶蓋(3)進(jìn)一步調(diào)整瞄準(zhǔn)測距儀和導(dǎo)軌,使準(zhǔn)直光(導(dǎo)軌)與被測工件軸線垂。(4)用自準(zhǔn)直法安裝磁性定位塊于被測工件直徑兩端;所說工件測量由以下步驟組成:(5)測量車在粗動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下快速移向一端,當(dāng)測量車經(jīng)過瞄準(zhǔn)位置時(shí),測量車立即。(6)反向慢速移動(dòng)重新逼近測量位置,到達(dá)測量購準(zhǔn)位置時(shí)立即停車.并鎖定位置;記錄此位置的探測器測量的測量車相對(duì)測量基準(zhǔn)線的偏移量HA,光電接收器測量的光束對(duì)準(zhǔn)微偏移量LA,及測距儀對(duì)此點(diǎn)的讀數(shù)X。(7)再按第(5)步的方法測量另一點(diǎn),得到HB、LB和XB。(8)求得所測直徑D為:(//a十Zj十f8)-(″J十i4十「4)-a1十S2。式中c為定位塊底部糟寬,S為定位塊常數(shù)。3.測量系統(tǒng)與測量方法大型工件內(nèi)外徑激光瞄準(zhǔn)測量系統(tǒng)適用于大型軸類孔類零件的內(nèi)外徑測量.測量圍可達(dá)0.5米至10米。測量系統(tǒng)可用于重大機(jī)電裝備的制造和質(zhì)量控制,如大型發(fā)電設(shè)備、重型機(jī)械、船舶、航空航天設(shè)備和大型工件,如30萬千瓦汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,水輪機(jī)大抽和大型船用礦用齒輪等。本課題組研究人員于1992年5月21日向中國專利局提出了一項(xiàng)題為“激光高精度測量大型工件內(nèi)外徑測量及方法”,并于1995年3月31日獲得專利權(quán),該專利公開的技術(shù)方案主要包括導(dǎo)軌及在其上往返移動(dòng)的測量車,測量車裝有角隅棱鏡、五角棱鏡和光電接收器,兩個(gè)磁性定位塊及與之相連的光電接收器,用于準(zhǔn)直、測長的激光準(zhǔn)直儀和激光測距儀,以及計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理單元。該裝置比傳統(tǒng)的測量精度大大提高,并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場在位測量以及測量數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化。但該裝置還存在以下不足之處:第一,為保證測量達(dá)到較好的精度,該裝置需采用精密滾珠直線導(dǎo)軌,要求有剛性極好的導(dǎo)軌底座且底座上有驅(qū)動(dòng)輪通過齒形帶拖動(dòng)測量車,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高;第二,該裝置采用一個(gè)激光準(zhǔn)直儀和一個(gè)激光測距儀,從兩個(gè)方向相對(duì)照準(zhǔn)測量車,測量時(shí)必須將兩套激光系統(tǒng)調(diào)成共軸,不僅裝置成本增長而且調(diào)整難度高;第三,該裝置一但固定調(diào)整好,只能作一個(gè)方向直徑的測量,使測量范國受到局限;第四,該裝置的數(shù)據(jù)處理沒有對(duì)導(dǎo)軌不直線度誤差、瞄準(zhǔn)誤差、測量車定位誤差等進(jìn)行補(bǔ)償處理,使測量精度受到影響。本發(fā)明的日的在于為克服上述裝置的不足之處,對(duì)其結(jié)構(gòu)及測量方法進(jìn)行重大改進(jìn)，不僅保留了上述裝置的優(yōu)點(diǎn),而且使其結(jié)構(gòu)簡化,系統(tǒng)調(diào)整要求降低,測量精度進(jìn)一步提高，還可以進(jìn)行多直徑多方向測量。本發(fā)明提出一種大型工件內(nèi)外徑激光瞄準(zhǔn)測量系統(tǒng),包括導(dǎo)軌、測量車及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),放置在被測件直徑兩端的二塊底面為凹性的定位塊,所說的測量車上裝有定位,瞄準(zhǔn)用的角隅棱鏡、五角棱鏡和光電接收器,其特征在于還包括固定在所說的導(dǎo)軌一端頭的激光職準(zhǔn)測距儀;所說的測量車還包括準(zhǔn)直接收該激光瞄準(zhǔn)測距儀發(fā)出的準(zhǔn)直激光束的光電探測器;所說的角隅棱鏡與五角棱鏡均為半透半返的改進(jìn)角隅棱鏡、改進(jìn)五角棱鏡;所說的五角棱鏡、光電接收器、光電探測器均安裝在一測量平臺(tái)上;所說的定位塊上裝有反射面與定位塊底面垂直的平面反射鏡和接收;所說的角隅棱鏡的人射光并返回所說的光電接收器的角隅棱鏡。所說的激光瞄準(zhǔn)測距儀可以為雙頻激光干涉儀.所說的測量車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括驅(qū)動(dòng)測量車在導(dǎo)軌上往返移動(dòng)的粗動(dòng)電機(jī)及對(duì)平臺(tái)微調(diào)動(dòng)機(jī)。所說的探測器距所說的五角棱鏡可為1.5d,d為五角棱鏡人射面孔徑。為擴(kuò)大測量范圍本系統(tǒng)還可在所說的測量平臺(tái)裝于一個(gè)可使測量平臺(tái)180旋轉(zhuǎn)。4.測量原理測量系統(tǒng)采用“光學(xué)卡尺”內(nèi)外徑直徑測量方法，將被測內(nèi)外徑通過瞄準(zhǔn)光線和五角靈境轉(zhuǎn)化為測量車的兩點(diǎn)間的直線位移距離測量，由于五角棱鏡本身的特性以及瞄準(zhǔn)光線的方向穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)化中的阿貝誤差被限制到很小。準(zhǔn)直激光束射到改進(jìn)型叫偶棱鏡，部分被反射回到激光準(zhǔn)直測距儀，作為測距光電信號(hào)。本分射到改進(jìn)五角棱鏡，部分折射90度角后，設(shè)向定位塊。分布穿過棱鏡到達(dá)CCD接收器表面，產(chǎn)生測量車廂對(duì)測量激光基準(zhǔn)偏差的信號(hào)。調(diào)整定位塊時(shí)，首先沿被測工件外圓內(nèi)華東調(diào)整定位塊位置，若反射光線與入射光線重合，并返回到準(zhǔn)直光出發(fā)點(diǎn)，有光電檢測系統(tǒng)發(fā)出對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。說明正確，保證了量測量位置激光束平行，即位于工件上被測直徑的量最外端。被測量線與測量線平行，兩測量臂比也保持平行，因而直徑的測量轉(zhuǎn)化為沿導(dǎo)軌方向的移動(dòng)量測量。測量時(shí)，準(zhǔn)之光先后瞄準(zhǔn)兩定位塊。定位塊上的棱鏡將光線反射回來，當(dāng)光束多準(zhǔn)四象限光電探測器中心始發(fā)準(zhǔn)信號(hào)，由激光測距儀測量兩位間距L，角偶棱鏡上的常量C1+C2預(yù)先標(biāo)定。五角棱鏡移動(dòng)量，即兩瞄準(zhǔn)點(diǎn)間的距離L的測量，可選用光柵、慈柵、固體或氣體激光干涉測長等手段進(jìn)行。也可用半導(dǎo)體激光器連續(xù)調(diào)頻或激光多波長絕對(duì)距離測量系統(tǒng)。測量車眼導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，其相對(duì)激光基準(zhǔn)的偏差光電探測器進(jìn)行實(shí)際是測量。并送入計(jì)算機(jī)。改進(jìn)的五角棱鏡、光電探測器和光電接收器裝于一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸架中。軸架可繞激光基準(zhǔn)軸線作旋轉(zhuǎn)180度，及測量平面可做180度旋轉(zhuǎn)，準(zhǔn)之光輸在空間掃除預(yù)入射光垂直得那個(gè)面，測量系統(tǒng)安裝好后，可測量臥室或立式放置的工件。5.發(fā)明特點(diǎn)第一、采用單一激光瞄準(zhǔn)測距儀建立的大外徑測量系統(tǒng)，激光瞄準(zhǔn)測距儀具有兩種功能。實(shí)時(shí)測量測量車的位置；為瞄準(zhǔn)系統(tǒng)提供準(zhǔn)直激光束，并檢驗(yàn)定位塊自準(zhǔn)直對(duì)準(zhǔn)的情況。結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。第二、測量系統(tǒng)采用輕型材料導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上無任何驅(qū)動(dòng)裝置。適當(dāng)選取支點(diǎn)位置支撐方式，測量車在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌產(chǎn)生最小變形，如最大撓度小于2-3毫米。重量輕，便于搬運(yùn)，適當(dāng)加工現(xiàn)場使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在位測量。第三、測量車上的主動(dòng)輪遇到鬼摩擦推動(dòng)測量車運(yùn)動(dòng)。首先測量側(cè)快速移動(dòng)，當(dāng)通過測量位置是，測量測力計(jì)反響慢速移動(dòng)從新逼近測量位置。到達(dá)測量瞄準(zhǔn)位置時(shí)立即停并鎖定位置，可以在現(xiàn)場在操作人員市場意外通過遙控控方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化瞄準(zhǔn)測量。第四、安裝與測量車上的光電探測器實(shí)時(shí)測量測量車相對(duì)測量基準(zhǔn)線的偏移量，可在較大的范圍內(nèi)測量偏移量，如2-3毫米。第五,磁定位塊配有平面鏡用于自準(zhǔn)直儀的調(diào)整和棱鏡用于衡量一個(gè)角落里?？梢試@機(jī)械軸為360度。平面鏡反射表面垂直于定位塊底部,在被測工件(內(nèi))圓柱調(diào)整定位塊位置,如果反射光和入射光重疊,并返回到準(zhǔn)直光起點(diǎn),由光電檢測系統(tǒng)檢測和信號(hào)照明和音頻校準(zhǔn)。兩個(gè)測量位置定位激光束平行。測量兩個(gè)工件的直徑在終端。測量與測量線相互平行,兩條線并行和測量臂是垂直