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申请/专利权人：清华大学;华辰精密装备(昆山)股份有限公司

摘要：本发明公开了一种工件表面轮廓在位测量系统及方法，其中，系统包括：位移测量模块，包括两个位移传感器,用于测量被测量工件表面轮廓的变化量；固定支撑模块，包括两个测量臂，用于夹持位移传感器，以使位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动；数据采集模块，用于获取被测量工件表面轮廓的变化量；数据处理模块，用于根据被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓，并实时存储被测量工件的当前轮廓。该系统测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好。

主权项：1.一种工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，包括：机床，所述机床上设有导轨和托板，所述托板安装于所述导轨上且能够沿被测量工件轴线方向滑动；位移测量模块，所述位移测量模块包括两个位移传感器，用于测量所述被测量工件表面轮廓的变化量，所述两个位移传感器安装在与所述被测量工件轴线垂直的同一平面内，并且两个位移传感器间的角度是90度；固定支撑模块，所述固定支撑模块包括两个测量臂，用于夹持所述两个位移传感器，以使所述两个位移传感器与所述被测量工件的外表面垂直接触并沿所述被测量工件轴线方向滑动，所述两个位移传感器的测量部分在所述被测量工件表面上的距离为所述被测量工件圆周的四分之一；所述两个测量臂包括底座，磁性吸附于所述托板，并且在任意方向伸展及固定；数据采集模块，用于获取所述被测量工件表面轮廓的变化量；以及数据处理模块，用于根据所述被测量工件表面轮廓的变化量得到所述被测量工件的当前轮廓，并实时存储所述被测量工件的当前轮廓；所述数据处理模块还用于计算所述被测量工件截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度，并显示和保存所述截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度；所述数据处理模块在计算所述被测量工件截面的圆度时，所述两个位移传感器的位置固定在所述被测量工件某一截面的位置，且所述被测量工件旋转一周；所述数据处理模块在计算所述被测量工件表面轮廓和所述被测量工件的圆柱度时，所述两个位移传感器沿所述被测量工件轴线方向从所述被测量工件一端移动到另一端，同时所述被测量工件旋转。

全文数据：工件表面轮廓在位测量系统及方法技术领域[0001]本发明涉及机械测量技术领域，特别涉及一种工件表面轮廓在位测量系统及方法。背景技术[0002]对于有表面轮廓精度要求的轴类工件，机械加工后测量表面轮廓精度是必不可少的。当前对工件表面轮廓测量主要有两种方法，在位测量和离线测量。在位测量是指利用机床自带的测量系统，在工件不离开机床时进行工件表面轮廓测量。这种测量方式测量速度快，测量时不用拆装工件，但测量精度有限，原始数据不易提取，系统开放性差，不能与其他加工状态信号加工过程振动、功率信号等）同步测量。而且机床自带的工件表面轮廓测量系统价格昂贵，因此普通机床不具备工件表面轮廓测量系统。离线测量将工件安装在专门的表面轮廓测量仪上进行表面轮廓测量。这种测量方式精度高，但测量时间长，而且仪器本身价格昂贵。对于大尺寸的工件，一般无法利用表面轮廓仪进行测量。因此开发一种价格低廉、安装方便、开放性好的工件表面轮廓在位测量系统，对于机械加工领域具有重要意义。发明内容[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。[0004]为此，本发明的一个目的在于提出一种工件表面轮廓在位测量系统，具有测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好的优点。[0005]本发明的另一个目的在于提出一种工件表面轮廓在位测量方法。[0006]为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种工件表面轮廓在位测量系统，包括:位移测量模块，所述位移测量模块包括两个位移传感器，用于测量被测量工件表面轮廓的变化量;固定支撑模块，所述固定支撑模块包括两个测量臂，用于夹持两个所述位移传感器，以使两个所述位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动;数据采集模块，用于获取所述被测量工件表面轮廓的变化量;数据处理模块，用于根据所述被测量工件表面轮廓的变化量得到所述被测量工件的当前轮廓，并实时存储所述被测量工件的当前轮廓。[0007]本发明实施例的工件表面轮廓在位测量系统，通过两个测量臂夹持两个位移传感器并垂直于工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，且通过采集到的被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓，并实时存储，具有测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好的优点。[0008]另外，根据本发明上述实施例的工件表面轮廓在位测量系统还可以具有以下附加的技术特征：[0009]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个位移传感器的测量部分根据所述被测量工件表面轮廓的变化而伸缩，以得到所述被测量工件表面轮廓的变化量。[0010]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个测量臂包括:底座，用于磁性吸附于机床，并且在任意方向伸展及固定。[0011]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的工件表面轮廓在位测量系统，还包括:供电模块，用于供电。[0012]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个位移传感器安装时要与所述被测量工件表面垂直接触，随着所述被测量工件表面轮廓的变化，所述两个位移传感器的测量部分会伸缩，以保证测量部分能与所述被测量工件表面紧密接触。[0013]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理模块还用于计算所述被测量工件截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度，并显示和保存所述截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度。[0014]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理模块在计算所述被测量工件截面的圆度时，所述位移传感器的位置固定在所述被测量工件某一截面的位置，且工件旋转一周。[0015]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理模块在计算所述被测量工件表面轮廓和所述被测量工件的圆柱度时，所述位移传感器沿所述被测量工件轴线方向从所述被测量工件一端移动到另一端，同时所述被测量工件旋转。[0016]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个位移传感器安装在与工件轴线垂直的同一平面内，并且两个位移传感器间的角度是90度。[0017]进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个位移传感器的测量部分间的距离为所测工件圆周的四分之一。[0018]为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种工件表面轮廓在位测量方法。[0019]本发明实施例的工件表面轮廓在位测量方法，包括:两个位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，同时旋转被测量工件，以测量所述被测量工件表面轮廓的变化量;根据所述被测量工件表面轮廓的变化量得到所述被测量工件的当前轮廓，并实时存储所述被测量工件的当前轮廓。[0020]本发明实施例的工件表面轮廓在位测量方法，通过两个测量臂夹持两个位移传感器并垂直于工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，并将采集到的被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓并实时存储，具有测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好的优点。[0021]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明[0022]本发明上述的和或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：[0023]图1为根据本发明一个实施例的工件表面轮廓在位测量系统的结构示意图；[0024]图2为根据本发明实施例的工件表面轮廓在位测量方法的流程图。[0025]附图标记说明：[0026]机床1;轴2;供电模块3;固定支撑模块4;测量臂41;测量臂42;位移测量模块5;位移传感器51;位移传感器52;数据采集模块6;数据处理模块7;头架11;床身12;托板i3;导轨14;尾架15。具体实施方式[0027]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0028]下面参照附图描述根据本发明实施例提出的工件表面轮廓在位测量系统及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的工件表面轮廓在位测量系统。[0029]图1为根据本发明实施例的工件表面轮廓在位测量系统的结构示意图。[0030]如图1所示，该工件表面轮廓在位测量系统包括:固定支撑模块4、位移测量模块5、供电模块3、数据采集模块6和数据处理模块7。[0031]在本发明的一个实施例中，结合图1，头架11、导轨14、尾架15安装在机床1上。托板13安装在导轨14上，并可以在导轨14上往复运动。轴2通过头架11和尾架15安装在机床上，并可以在头架11的作用下旋转。[0032]其中，位移测量模块5包括位移传感器51、位移传感器52;供电模块3与位移传感器51、位移传感器52相连，为位移传感51、位移传感器52供电。[0033]进一步地，固定支撑模块4包括测量臂41、测量臂42。其中，测量臂41用于夹持位移传感器51，测量臂41具有磁性吸附底座，可以吸附在托板13上，并随托板I3往复运动。测量臂41可以在任意方向伸展及固定。测量臂42用于夹持位移传感器52,测量臂似具有磁性吸附底座，可以吸附在托板13上，并随托板13往复运动。测量臂42可以在任意方向伸展及固定。[0034]在本发明的一个实施例中，位移传感器51、位移传感器52安装在与轴2线垂直的同一平面内，并且位移传感器51、位移传感器52间的角度是90度。[0035]进一步地，位移传感器51、位移传感器52的测量部分间的距离为所测轴2圆周的四分之一〇[0036]在本发明的一个实施例中，位移传感器51、位移传感器52的测量部分是可以弹性伸缩的。位移传感器51、位移传感器52安装时要与轴2表面垂直接触，随着轴2表面轮廓的变化，位移传感器51、位移传感器52的测量部分会伸缩，以保证测量部分能与轴2表面紧密接触。位移传感器51、位移传感器52可以垂直轴2表面滑动。[0037]可以理解的，数据采集模块6与位移传感器51、位移传感器52的信号输出端相连，用于采集位移传感器51、位移传感器52的输出信号。[0038]数据处理模块7与数据采集模块6的输出端相连，用于接收数据采集模块6采集的信号，并利用接收到的信号计算轴2表面轮廓。数据处理模块7可以实时存储并显示接收到的信号和计算得到的轴2表面轮廓。_[0039]数据处理模块7还可以计算轴2的某一截面的圆度和轴2的圆柱度，并显示和保存计算的轴2的某一截面的圆度和轴2的圆柱度。_[0040]数据处理模块7在计算轴2某一截面的圆度时，采集信号时位移传感器51、所述位移传感器52的位置固定在轴2某一截面的位置，同时轴2旋转一周。[0041]数据处理模块7在计算轴2表面轮廓和轴2的圆柱度时，采集信号时位移传感器51、所述位移传感器52沿轴2轴线方向从轴2—端移动到另一端，同时轴2旋转。[0042]本发明实施例的工件表面轮廓在位测量系统，通过测量臂夹持位移传感器并垂直于工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，并将采集到的被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓并实时存储，具有测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好的优点。[0043]其次参照附图描述根据本发明实施例提出的工件表面轮廓在位测量方法。[0044]图2是本发明一个实施例的工件表面轮廓在位测量方法的流程图。[0045]如图2所示，该工件表面轮廓在位测量方法包括以下步骤：[0046]在步骤S101中，位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，同时旋转被测量工件，以测量所述被测量工件表面轮廓的变化量。[0047]在步骤S102中，根据被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓，并实时存储被测量工件的当前轮廓。[0048]需要说明的是，前述对工件表面轮廓在位测量系统实施例的解释说明也适用于该实施例的工件表面轮廓在位测量方法，此处不再赘述。[0049]本发明实施例的工件表面轮廓在位测量方法，通过测量臂夹持位移传感器并垂直于工件表面任意滑动，且通过采集到的被测量工件表面轮廓的变化量得到被测量工件的当前轮廓，并实时存储，具有测量过程简单快捷，测量精度高且价格低廉，安装方便且开放性好的优点。[0050]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0051]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。[0052]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0053]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0054]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0055]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

权利要求：1.一种工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，包括：位移测量模块，，所述位移测量模块包括两个位移传感器，用于测量被测量工件表面轮廓的变化量；固定支撑模块，所述固定支撑模块包括两个测量臂，用于夹持所述两个位移传感器，以使所述两个位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动；数据采集模块，用于获取所述被测量工件表面轮廓的变化量;以及数据处理模块，用于根据所述被测量工件表面轮廓的变化量得到所述被测量工件的当前轮廓，并实时存储所述被测量工件的当前轮廓。2.根据权利要求1所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述两个位移传感器的测量部分根据所述被测量工件表面轮廓的变化而伸缩，以得到所述被测量工件表面轮廓的变化量。3.根据权利要求1所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述两个测量臂包括：底座，用于磁性吸附于机床，并且在任意方向伸展及固定。4.根据权利要求1所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，还包括：供电模块，用于供电。5.根据权利要求1所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述数据处理模块还用于计算所述被测量工件截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度，并显示和保存所述截面的圆度和所述被测量工件的圆柱度。6.根据权利要求5所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述数据处理模块在计算所述被测量工件截面的圆度时，所述两个位移传感器的位置固定在所述被测量工件某一截面的位置，且工件旋转一周。7.根据权利要求6所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述数据处理模块在计算所述被测量工件表面轮廓和所述被测量工件的圆柱度时，所述两个位移传感器沿所述被测量工件轴线方向从所述被测量工件一端移动到另一端，同时所述被测量工件旋转。8.根据权利要求1所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述两个位移传感器安装在与工件轴线垂直的同一平面内，并且两个位移传感器间的角度是9〇度。9.根据权利要求8所述的工件表面轮廓在位测量系统，其特征在于，所述两个位移传感器的测量部分间的距离为所测工件圆周的四分之一。10.—种工件表面轮廓在位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：两个位移传感器垂直工件表面沿所述被测量工件轴线方向滑动，同时旋转被测量工件，以测量所述被测量工件表面轮廓的变化量；根据所述被测量工件表面轮廓的变化量得到所述被测量工件的当前轮廓，并实时存储所述被测量工件的当前轮廓。

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