專利名稱：一種兩軸隨動控制檢測齒輪齒廓和螺旋線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動機(jī)械齒輪的測量技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種兩軸隨動控 制檢測齒輪齒廓和螺旋線的方法。
背景技術(shù)：
目前齒輪齒廓和螺旋線的測量方法主要有機(jī)械展成法、電子展成法和坐標(biāo)法。
在儀器上利用機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)現(xiàn)理論曲線軌跡的方法，稱之為機(jī)械展成法。以 測量齒輪齒廓為例，直線與圓做無滑動的滾動時，直線上一點展成漸開線。以 直尺的一條直邊代替直線，以被測齒輪基圓半徑為半徑的基圓盤的圓周代替圓， 直尺與基圓盤間作純滾動，直尺上一點相對于基圓盤形成理論漸開線軌跡。用 一個位移傳感器的測頭代替直尺上的一點，測頭相對于基圓盤形成理論漸開線 軌跡，與基圓盤同軸安裝的齒輪的齒廓與其進(jìn)行比較測量，便可由位移傳感器 把齒廓偏差指示出來。這種測量方法對基圓盤和直尺的加工精度要求較髙，測 量精度依賴于-基圓盤和直尺的精度，不易提高。當(dāng)測量不同尺寸的齒輪時，需 制造不同的基圓盤，成本較高，通用性弱。
隨著電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了由電子和機(jī)械共同組成的系統(tǒng)來復(fù)
現(xiàn)理論曲線軌跡，這種系統(tǒng)也可以由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)控(CNC)，這種方法稱為電 子展成法。最基本的電子展成系統(tǒng)由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、傳動裝置及位 置檢測裝置所組成。以測量齒輪螺旋線為例，由數(shù)控裝置按照螺旋線方程給出 回轉(zhuǎn)運動和軸向直線運動的關(guān)系，分別向兩套伺服驅(qū)動裝置發(fā)出控制信號，由 伺服裝置驅(qū)動傳動裝置。假設(shè)沒有傳動誤差，則位移傳感器的測頭相對于被測 齒輪的分度圓形成理論螺旋線軌跡，被測螺旋線與其進(jìn)行比較測量，可得到螺 旋線偏差。
可見這兩種方法都是在儀器上復(fù)現(xiàn)理論曲線軌跡，通過傳感器與被測曲線進(jìn)行比較，從而得到偏差曲線。故當(dāng)被測曲線偏差超過傳感器的量程時，測量 方法失效，甚至發(fā)生意外碰撞。
坐標(biāo)法分為極坐標(biāo)法和直角坐標(biāo)法兩種。坐標(biāo)法測量齒輪齒廓特點是將被 測齒廓上若干點的實際坐標(biāo)與相應(yīng)理論坐標(biāo)進(jìn)行比較而計算出齒廓偏差的方 法。坐標(biāo)法測量螺旋線是基于螺旋線是一條空間曲線，可按螺旋線形成原理分 別測量齒輪轉(zhuǎn)角和測頭沿齒輪軸線方向的位移量，與相應(yīng)的理論值進(jìn)行比較，
計算出螺旋線偏差；或者沿螺旋線按空間直角坐標(biāo)逐點測量三個坐標(biāo)值，計算 螺旋線偏差。這種測量方法所需的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，且精度不易提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兩軸隨動控制檢測齒輪 齒廓和螺旋線的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種兩軸隨動控制檢測齒輪 齒廓的方法，包括以下幾個步驟
(1) 設(shè)定初始狀態(tài)將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪齒廓展開長度的起始 測量點上，并與齒面接觸，電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動；
(2) 兩軸隨動控制位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量，經(jīng) 由信號釆集電路傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪基 圓切線方向的移動速度，使測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量為零，即測頭沿 著被測齒輪齒廓滑動；
(3) 再現(xiàn)被測齒輪齒廓實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動的 線位移量，經(jīng)信號采集電路處理后，傳輸至計算機(jī)，在計算機(jī)中根據(jù)兩者的運 動軌跡再現(xiàn)出被測齒輪齒廓；
(4) 獲得檢測結(jié)果在計算機(jī)上將被測齒輪齒廓與標(biāo)準(zhǔn)理論齒廓進(jìn)行比較，可 得被測齒廓偏差。
一種兩軸隨動控制檢測齒輪螺旋線的方法，包括以下幾個步驟
(1) 設(shè)定初始狀態(tài)將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪的分度圓位置上，并 與齒面接觸，電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動；
(2) 兩軸隨動控制位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量， 經(jīng)由信號釆集電路傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪 軸線方向的移動速度，使測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量為零，即測頭沿著被測齒輪螺旋線滑動；
(3) 再現(xiàn)被測齒輪螺旋線實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動
的線位移量，經(jīng)信號采集電路處理后，傳輸至計算機(jī)，在計算機(jī)中根據(jù)兩者的
運動軌跡再現(xiàn)出被測齒輪螺旋線；
(4) 獲得檢測結(jié)果在計算機(jī)上將被測齒輪螺旋線與標(biāo)準(zhǔn)理論螺旋線進(jìn)行比較, 可得被測螺旋線偏差。
本發(fā)明的有益效果是本方法通過位移傳感器實時采集被測曲線與測頭的 相對位移信號，來控制從動軸的運動，同時由角位移傳感器和線位移傳感器分 別采集兩軸的位移信號，即可繪出被測曲線。再在計算機(jī)中將被測曲線與理論 曲線進(jìn)行比較，得到被測曲線偏差。這種測量方法中，位移傳感器跟隨被測曲 線移動，使得可檢測的被測曲線偏差范圍不再受位移傳感器的量程約束，擴(kuò)大 了測量范圍。采用這種測量方法可檢測齒輪上的各類連續(xù)曲線，包括圓弧齒廓、 漸開線、螺旋線等，增加了可檢測的曲線種類，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。這種測量方 法中，不需要兩軸模擬出精確的理論曲線，既省卻了機(jī)械展成法中的基圓盤等 機(jī)械結(jié)構(gòu)，又省卻了電子展成法中的運動控制卡等部件，簡化了電路設(shè)計。


圖1是齒輪檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡圖； 圖2是軟件流程圖中，1-回轉(zhuǎn)軸、2-下頂尖、3-被測齒輪、4-上頂尖、5-位移傳感器、6-
測量滑塊、7-立柱。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。 加圖1所示，被測齒輪3由上頂尖2、下頂尖4安裝在回轉(zhuǎn)軸1上，位移傳 感器5安裝在測量滑塊6上，位移傳感器的測頭在被測齒輪3的基圓位置接觸 齒輪齒面，測量滑塊6可沿沿齒輪基圓切線方向和齒輪軸線方向(圖中為上下 方向)移動，立柱7可沿齒輪基圓法線方向(圖中為左右方向)移動。
當(dāng)測量齒輪齒廓時，首先將被測齒輪齒廓的測量轉(zhuǎn)化成齒輪轉(zhuǎn)動的角位移 量和基圓切線方向的線位移量的測量，再將測量值傳遞到計算機(jī)中來再現(xiàn)被測齒輪齒廓，然后和標(biāo)準(zhǔn)理論齒廓進(jìn)行比較，可得被測齒廓偏差。當(dāng)測量齒輪螺 旋線時，首先將被測齒輪螺旋線的測量轉(zhuǎn)化成齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和齒輪軸向 的線位移量的測量，再將測量值傳遞到計算機(jī)中來再現(xiàn)被測齒輪螺旋線，然后 和標(biāo)準(zhǔn)理論螺旋線進(jìn)行比較，可得被測螺旋線偏差。
如圖2所示，輸入被測齒輪的各項參數(shù)如基圓直徑、齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、 螺旋角、導(dǎo)程等，根據(jù)參數(shù)計算并設(shè)定恰當(dāng)?shù)幕剞D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速①、跟蹤精度閾值T、 測量結(jié)束點A，以保證測量過程的正常運行。電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以轉(zhuǎn)速O開始轉(zhuǎn)動， 位移傳感器(圖1中的5)檢測出測頭與被測齒輪曲線接觸的偏移量，該值反映 了從動軸的跟蹤運動情況。同時，采集回轉(zhuǎn)軸的角位移量和從動軸的線位移量 信號，等待測量結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。判斷從動軸的跟蹤狀態(tài)是否符合設(shè)定的 范圍要求，即是否超出跟蹤精度閾值T，若超出則根據(jù)超出的值計算從動軸所需 的調(diào)整量及調(diào)整方向，發(fā)出速度調(diào)整指令，調(diào)整從動軸的運動狀態(tài)，再繼續(xù)釆 集跟蹤信號。若未超出則判斷測量是否結(jié)束，即測頭是否到達(dá)測量結(jié)束點A或 脫離齒面。若未結(jié)束則繼續(xù)采集信號，若結(jié)束則停止測量，并對兩軸位移信號 進(jìn)行數(shù)字濾波等處理，再將所得的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)曲線的理論值進(jìn)行對應(yīng)比較，輸 出被測偏差。
一、以回轉(zhuǎn)軸為主動軸，測量齒輪齒廓。具體實施過程包括以下幾個步驟.-
1) 設(shè)定初始狀態(tài)
將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪齒廓展開長度的起始測量點上(一般 為齒根圓附近)，并與齒面接觸。電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動。
2) 兩軸隨動控制
位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量，經(jīng)由信號釆集電路 傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪基圓切線方向的移 動速度，使測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量為零，即測頭沿著被測齒輪齒廓滑動。
3) 再現(xiàn)被測齒輪齒廓
實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動的線位移量，經(jīng)信號采 集電路處理后，傳輸至計算機(jī)。在計算機(jī)中根據(jù)兩者的運動軌跡再現(xiàn)出被測齒 輪齒廓。
4) 獲得檢測結(jié)果
在計算機(jī)上將被測齒輪齒廓與標(biāo)準(zhǔn)理論齒廓進(jìn)行比較，可得被測齒廓偏差。二、以回轉(zhuǎn)軸為主動軸，測量齒輪螺旋線。具體實施過程包括以下幾個步驟
1) 設(shè)定初始狀態(tài)
將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪的分度圓位置上，并與齒面接觸。電 機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動。
2) 兩軸隨動控制
位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量，經(jīng)由信號采集電 路傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪軸線方向的移動 速度，使測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量為零，即測頭沿著被測齒輪螺旋 線滑動。
3) 再現(xiàn)被測齒輪螺旋線
實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動的線位移量，經(jīng)信號采 集電路處理后，傳輸至計算機(jī)。在計算機(jī)中根據(jù)兩者的運動軌跡再現(xiàn)出被測齒
4) 一獲得檢測結(jié)果
在計算機(jī)上將被測齒輪螺旋線與標(biāo)準(zhǔn)理論螺旋線進(jìn)行比較，可得被測螺旋
線偏差。
權(quán)利要求
1. 一種兩軸隨動控制檢測齒輪齒廓的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟(1)設(shè)定初始狀態(tài)將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪齒廓展開長度的起始測量點上，并與齒面接觸，電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動。(2)兩軸隨動控制位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量，經(jīng)由信號采集電路傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪基圓切線方向的移動速度，使測頭與被測齒輪齒廓接觸的偏移量為零，即測頭沿著被測齒輪齒廓滑動。(3)再現(xiàn)被測齒輪齒廓實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動的線位移量，經(jīng)信號采集電路處理后，傳輸至計算機(jī)，在計算機(jī)中根據(jù)兩者的運動軌跡再現(xiàn)出被測齒輪齒廓。(4)獲得檢測結(jié)果在計算機(jī)上將被測齒輪齒廓與標(biāo)準(zhǔn)理論齒廓進(jìn)行比較，可得被測齒廓偏差。
2. —種兩軸隨動控制檢測齒輪螺旋線的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟:(1) 設(shè)定初始狀態(tài)將位移傳感器的測頭調(diào)整在被測齒輪的分度圓位置上，并 與齒面接觸，電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)軸以一定的速度轉(zhuǎn)動。(2) 兩軸隨動控制位移傳感器檢測出測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量， 經(jīng)由信號采集電路傳輸至處理器，處理器輸出控制信號，調(diào)整測量滑塊在齒輪 軸線方向的移動速度，使測頭與被測齒輪螺旋線接觸的偏移量為零，即測頭沿 著被測齒輪螺旋線滑動。(3) 再現(xiàn)被測齒輪螺旋線實時采集被測齒輪轉(zhuǎn)動的角位移量和測量滑塊移動 的線位移量，經(jīng)信號采集電路處理后，傳輸至計算機(jī)，在計算機(jī)中根據(jù)兩者的 運動軌跡再現(xiàn)出被測齒輪螺旋線。(4) 獲得檢測結(jié)果在計算機(jī)上將被測齒輪螺旋線與標(biāo)準(zhǔn)理論螺旋線進(jìn)行比較， 可得被測螺旋線偏差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩軸隨動控制檢測齒輪齒廓和螺旋線的方法，本方法通過位移傳感器實時采集被測曲線與測頭的相對位移信號，來控制從動軸的運動，同時由角位移傳感器和線位移傳感器分別采集兩軸的位移信號，即可繪出被測曲線。再在計算機(jī)中將被測曲線與理論曲線進(jìn)行比較，得到被測曲線偏差。這種測量方法中，位移傳感器跟隨被測曲線移動，使得可檢測的被測曲線偏差范圍不再受位移傳感器的量程約束，擴(kuò)大了測量范圍。采用這種測量方法可檢測齒輪上的各類連續(xù)曲線，包括圓弧齒廓、漸開線、螺旋線等，增加了可檢測的曲線種類，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。這種測量方法中，不需要兩軸模擬出精確的理論曲線，既省卻了機(jī)械展成法中的基圓盤等機(jī)械結(jié)構(gòu)，又省卻了電子展成法中的運動控制卡等部件，簡化了電路設(shè)計。
文檔編號G01B21/20GK101419066SQ20081006255
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者維 劉, 珂 吳, 明 孔, 軍 趙, 馬忠祥 申請人:中國計量學(xué)院