一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置。

背景技术

被测薄壁长筒呈现“长度大、孔径小、薄壁易受力变形”的特点，孔内可用以直接检测深孔直线度的空间非常有限，操作难度较大。

现有技术公开了一种薄壁长筒内部轴心直线度测量装置，采用被测薄壁长筒转动，传感器固定的测量方式，传感器组成线性阵列，与被测薄壁长筒的内壁接触，以V型轴承支撑为被测薄壁长筒的转动基准，被测薄壁长筒转动360度，传感器便可采集数据计算出被测薄壁长筒的直线度误差。但该方法在测量过程中，采用的接触式位移传感器会在被测薄壁长筒的转动过程中一直与被测薄壁长筒内壁保持接触，传感器测头会对被测薄壁长筒内壁造成不可逆的损伤，形成一道道划痕。同时，由于接触式位移传感器对于空间安装位置要求高，导致其不能密集分布，无法采集到详细的被测薄壁长筒内部数据。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置，所述装置包括：基座、支撑臂、限位装置、支撑结构、传动装置和激光传感器阵列，其中：

所述支撑臂的一端端面与基座左侧通过螺丝连接，另一端悬空，便于套入被测薄壁长筒；

所述限位装置通过螺丝固定安装在基座左侧的顶端，用于对支撑臂上的被测薄壁长筒进行限位，避免被测薄壁长筒在转动时与支撑臂产生摩擦；

所述支撑结构包括两组V型轴承支撑结构，所述V型轴承支撑结构用于支撑被测薄壁长筒；

所述传动装置固定安装在基座上，用于带动支撑臂上的被测薄壁长筒转动；

所述激光传感器阵列由多个传感器组成，所述传感器沿支撑臂的轴向均匀布设在支撑臂上，用于在被测薄壁长筒转动过程中测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据。

在上述技术方案中，所述限位装置内设有一个轴承。

在上述技术方案中，所述限位装置还用于防止被测薄壁长筒筒体在转动过程中发生轴向窜动。

在上述技术方案中，所述V型轴承支撑结构还用于作为被测薄壁长筒的转动基准。

在上述技术方案中，每组V型轴承支撑结构由一个V型轴承支架和两个支撑轴承组成。

在上述技术方案中，所述V型轴承支架通过固定螺栓与支撑臂固定连接。

在上述技术方案中，所述支撑轴承通过螺栓分别固定安装在V型轴承支架的两端。

在上述技术方案中，所述支撑轴承的有效接触宽度为6mm，每组V型轴承支撑结构的两个支撑轴承应用于同一个截面上，依靠被测薄壁长筒的自身重力构成一个两点支撑的结构。

在上述技术方案中，所述传动装置包括俯仰驱动气缸、俯仰支杆、滑动板、水平驱动气缸和导轨。

在上述技术方案中，所述俯仰气缸与俯仰支杆连接，用于驱动俯仰支杆进行俯仰摆动。

在上述技术方案中，所述滑动板与水平驱动气缸分别安装在导轨上，所述水平驱动气缸用于驱动滑动板沿导轨水平方向运动。

一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置的使用方法，所述方法包括：

步骤1，启动传动装置，待传动装置升起后，将被测薄壁长筒套入支撑臂上，所述被测薄壁长筒的一端顶在限位装置上，并通过限位装置的轴承进行限位；

步骤2，再次启动传动装置，带动支撑臂上的被测薄壁长筒转动，并启动布设在支撑臂上的激光传感器，测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据；

步骤3，所述激光传感器将测量到的几何中心数据传输到计算机中，计算机自动进行计算并输出测量数据。

在上述技术方案中，所述计算机输出的测量数据为被测薄壁长筒内部轴心直线度。

在上述技术方案中，在测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据时，被测薄壁长筒转动一周后自动停止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置设置有限位装置，用于对支撑臂上的被测薄壁长筒进行限位，避免被测薄壁长筒转动时产生摩擦，同时，防止所述被测薄壁长筒筒体在转动过程中发生轴向窜动。

2、本发明采用非接触式激光位移传感器阵列密集分布和转动被测薄壁长筒的测量方案，被测薄壁长筒转动一周，通过传感器阵列获得多个截面的几何中心数据。

3、本发明平均每件超长转筒的直线度测量时间仅需约1分钟，相比之前测量时对被测薄壁长筒内壁造成划伤的接触式方法，取得了很大突破，且在计算机上可以灵活选择需要的部分来进行直线度的计算，计算结果精度高。

附图说明

图1所示为本发明的非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置结构主视图。

图2所示为本发明的限位装置结构示意图。

图3所示为本发明的V型轴承支持结构示意图。

图4所示为本发明的传动装置结构侧视图。

图5所示为本发明的非接触式测量直立薄壁长筒内部轴心直线度的装置结构主视图。

图中：1-基座，2-支撑臂，3-限位装置，3-1-轴承，4-支撑结构，4-1-V型轴承支架，4-2-支撑轴承，5-传动装置，5-1-俯仰驱动气缸，5-2-俯仰支杆，5-3-滑动板，5-4-导轨，6-激光传感器阵列，7-支撑基座，8-立杆，9-长筒专用可转动夹具，10-测量轴，11-竖向激光位移传感器阵列。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置，参见图1，所述装置包括：基座1、支撑臂2、限位装置3、支撑结构4、传动装置5和激光传感器阵列6，其中：

所述支撑臂2的一端端面与基座1左侧通过螺丝连接，另一端悬空，便于套入被测薄壁长筒。

参见图2，所述限位装置3通过螺丝固定安装在基座1左侧的顶端，限位装置3内设有一个轴承3-1，所述轴承3-1用于对支撑臂2上的被测薄壁长筒进行限位，避免被测薄壁长筒在转动过程中与支撑臂2产生摩擦，同时，所述轴承3-1还用于防止被测薄壁长筒筒体在转动过程中发生轴向窜动。

参见图3，所述支撑结构4包括两组V型轴承支撑结构，每组V型轴承支撑结构由一个V型轴承支架4-1和两个支撑轴承4-2组成，所述V型轴承支架4-1通过固定螺栓与支撑臂2固定连接，所述支撑轴承通过螺栓分别固定安装在V型轴承支架4-1的两端；所述V型轴承支撑结构用于支撑被测薄壁长筒，以及作为被测薄壁长筒的转动基准。

进一步的，所述支撑轴承4-2的有效接触宽度为6mm，每组V型轴承支撑结构的两个支撑轴承应用于同一个截面上，依靠被测薄壁长筒的自身重力构成一个两点支撑的结构。

参见图4，所述传动装置5固定安装在基座1上，用于带动支撑臂2上的被测薄壁长筒转动；所述传动装置包括俯仰驱动气缸5-1、俯仰支杆5-2、滑动板5-3、水平驱动气缸5-4和导轨5-5；所述俯仰气缸5-1与俯仰支杆连接，用于驱动俯仰支杆5-2进行俯仰摆动；所述滑动板5-2与水平驱动气缸5-3分别安装在导轨5-4上，所述水平驱动气缸5-3用于驱动滑动板沿导轨水平方向运动。

所述激光传感器阵列6由多个传感器组成，所述传感器沿支撑臂2的轴向均匀布设在支撑臂2上，用于在被测薄壁长筒转动过程中测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据。

所述非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，启动传动装置5，待传动支杆5-2升起后，将被测薄壁长筒套入支撑臂2上，所述被测薄壁长筒的一端顶在限位装置3上，并通过限位装置3的轴承3-1进行限位；

步骤2，再次启动传动装置5，带动支撑臂2上的被测薄壁长筒转动，并启动布设在支撑臂上的激光传感器，测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据；

步骤3，所述激光传感器将测量到的几何中心数据传输到计算机中，计算机自动进行计算并输出测量数据。

其中，所述计算机输出的测量数据为被测薄壁长筒内部轴心直线度。

进一步的，在测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据时，被测薄壁长筒转动一周后自动停止。

实施例2

在实施例1的基础上，所述非接触式测量薄壁长筒内部轴心直线度的装置还包括一种非接触式测量直立薄壁长筒内部轴心直线度的装置，参见图5，所述装置包括：支撑基座7、立杆8、长筒专用可转动夹具9、测量轴10和布设在测量轴上的竖向激光位移传感器阵列11，其中：

所述立杆8垂直固定在支撑基座7上，所述长筒专用可转动夹具9通过连接部件与立杆8顶部相连，用于固定被测薄壁长筒装夹的位置，并带动被测薄壁长筒转动；其中，所述长筒专用可转动夹具9可分别处于与立杆8平行或与立杆8呈90°夹角两种状态。

所述测量轴10的顶端通过螺母固定安装在长筒专用可转动夹具9中间位置，所述竖向激光位移传感器阵列11由多个传感器沿测量轴10的轴向均匀布设在测量轴10上，用于非接触测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据。

所述非接触式测量直立薄壁长筒内部轴心直线度的装置的使用方法，所述方法包括：

步骤1，启动长筒专用可转动夹具9，将长筒专用可转动夹具9转动至与立杆8呈90°夹角，将被测薄壁长筒套入测量轴10，并用长筒专用可转动夹具9固定被测薄壁长筒装夹的位置，再将长筒专用可转动夹具9转动至与立杆8平行；

步骤2，启动布设在测量轴10上的竖向激光位移传感器阵列11，测量被测薄壁长筒多个截面的几何中心数据；

步骤3，所述竖向激光位移传感器阵列11将测量到的几何中心数据传输到计算机，计算机自动进行计算并输出测量数据，得到被测薄壁长筒内部轴心直线度。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。