一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法

技术领域

本发明属于挖掘机外观件测量系统领域，特别涉及一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法。

背景技术

通过挖掘机外观件间的面差、间隙可以一定程度上看出企业的设计及装配工艺水平。挖掘机作为一种大型工程机械产品，其外观件的装配间隙相较于航空航天设备及汽车等交通工具偏大。面差尺等常规面差测量工具由于跨距较小且缺少单参考点多测点数据对比的能力，无法有效降低板面局部翘曲变形等带来的测量误差；非水平、垂直空间平面或规则曲面的面差测量受测量姿态、测量面间隙、测量空间等因素限制，无法快速精确测量。而激光扫描成型等高精度测量设备价格较高且就对测试人员技能要求较高。因此都不适用于挖掘机外观件面差的常规检测。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法，通过该设备激光测距仪能跨距及多方向调整，能够对一些受测量姿态、测量面间隙、测量空间等因素限制非水平、垂直的空间平面或规则曲面进行简单有效的面差测量。

技术方案：第一方面，本发明提供一种挖掘机外观件的面差测量设备，包括：

磁座本体，设置在磁座本体上的角度调整机构，以及插接在角度调整机构上的激光测距仪；

其中，所述角度调整机构包括：固定安装在所述磁座本体上的第一调整机构，转动设置在第一调整机构中的立柱，以及套接在立柱上的第二调整机构。

在进一步的实施例中，所述磁座本体包括：设置在所述磁座本体内部的磁铁，以及固定安装在所述磁座本体一侧面上且与磁铁转动连接的控制旋转开关；所述磁座本体为内部中空的封闭壳体，所述磁铁与由导磁性材料和非导磁性材料拼接而成磁力调控机构配合，通过磁性控制开关旋转带动磁铁转动，改变磁力调控机构磁极位置，从而控制导磁性材料磁感线的漏磁量达到控制磁座本体的磁力大小的作用。

在进一步的实施例中，所述立柱位于角度指示表盘上方的一段为丝杠段且远离角度指示表盘的一端固定连接有限位块。

在进一步的实施例中，所述第一调整机构包括：设置在磁性底座侧面上的第一旋钮，连接在第一旋钮动力输出端蜗杆，固定安装在立柱一端且与蜗杆旋接的立柱涡轮，以及固定安装在磁座本体顶部面上且位于立柱一侧的角度指示表盘；所述角度指示表盘上开设有弧形滑轨，所述立柱的一侧固定连接有与角度指示表盘插接的指针，进而立柱通过第一旋钮，第一旋钮带动蜗杆，蜗杆与立柱涡轮端构成涡轮蜗杆副，最终实现立柱与磁座本体之间的夹角角度调整，同时借助角度指示表盘实现0-90°的精确角度定位。

在进一步的实施例中，所述第二调整机构包括：套接在立柱上的集成控制模块，安装在集成控制模块一侧的轴承机构以及与轴承机构连接的第二旋钮，所述轴承机构包括：套接在立柱上的轴承内圈和套接在轴承内圈外侧面上的轴承外圈；所述轴承外圈一侧开设有螺孔且所述轴承外圈通过过螺孔的螺杆与所述第二旋钮螺接；

进而旋转所述第二旋钮，旋转力带动螺杆端穿过轴承外圈且与轴承内圈抵接，当抵接压力增大时，从而达到对轴承机构的轴承内圈和轴承外圈进行锁止操作，通过控制第二旋钮与轴承内圈的压力实现轴承外圈及其连接部件相对于内圈旋转至任意角度并固定；

所述集成控制模块包括：电源，以及与电源电联且套接在立柱上的贯通式直线步进电机；进而通过集成控制模块控制贯通式直线步进电机开启带动第二调整机构在立柱丝杠段上上下运动。

在进一步的实施例中，所述轴承机构的外侧固定连接有与激光测距仪连接的横梁；所述横梁的顶侧面上开设有齿条；通过手动调节第二旋钮带动螺杆在螺孔中往复移动，从而调节第二旋钮螺杆端与轴承内圈的抵接压力，当抵接压力减少时轴承外圈相对于轴承内圈旋转，进而实现横梁相对于立柱的轴芯线为基线进行0-360°角度的调整。

在进一步的实施例中，所述激光测距仪的一侧固定安装有与横梁插接的支架，以及固定安装在支架上且与横梁齿条配合的第三旋钮；所述第三旋钮通过一侧面上的连接轴与齿轮固定连接，所述齿轮与齿条旋接，从而通过旋转第三旋钮带动齿轮在齿条上移动从而改变支架以及支架上激光测距仪的水平位置。

第二方面，一种挖掘机外观件的面差测量设备的测量方法，包括如下步骤：

选取一组两两相邻的外观件一、外观件二、外观件三、以及外观件四为待测实验组；

选取其中一个待测外观件中的一个非待测面作为参考面，控制旋转开关将面差测量设备的磁座本体与参考面吸附固定；

在角度调整机构中通过第一旋钮、第二旋钮、以及第三旋钮，从而使激光测距仪相对于参考面进行角度、高度、水平方向位移以及的调整；最终实现水平直线轨迹测量和曲线轨迹测量的操作；

水平直线轨迹测量时，外观件二的待测面与外观一的参考面位于同一水平线上，在参考面与外观件二的待测面之间选取六个位于同一直线上的等间距测量点，通过角度调整机构调整激光测距仪的运动轨迹与六个测量点的连线平行；

曲线轨迹测量时，面差测量设备在外观件一上的固定点不变，选取外观件三的待侧面为参考面，通过角度调整机构调整激光测距仪的运动轨迹从外观件三至外观件四的待测面上沿着六个等角度曲线测量点进行曲线运动；

依次记录对六个测量点数据，并根据得出数据计算参考面与待测面的面差值。

在进一步的实施例中，所述外观件二至外观件一的固定点的夹角范围为90°-180°；所述外观件三至外观件一的固定点的夹角范围为180°-270°以及所述外观件四分别至外观件一的固定点的夹角范围为270°-360°。

在进一步的实施例中，所述面差值的计算过程为去除奇异数据求剩余两测点的平均值；进而得出的平均值相减，得到参考面与待测面的面差值。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）通过角度调整机构使得横梁上的激光测距仪相对于参考面进行角度、高度、水平方向位移以及的调整；最终实现水平直线轨迹测量和曲线轨迹测量的操作，激光测距仪能跨距及多方向调整，能够对一些受测量姿态、测量面间隙、测量空间等因素限制非水平、垂直的空间平面或规则曲面进行简单有效的面差测量；

（2）给测量方法设计提供了更多的可能性，能够有效降低局部翘曲变形等带来的测量误差，提高测试精度。

附图说明

图1所示为本发明挖掘机外观件的面差测量设备的结构示意图。

图2中a图为磁座本体的剖视图，b图为第一调整机构的局部图，c图为第二调整机构的局部图，d图为激光测距仪上第三旋钮的局部图。

图3所示为本发明的面差测量设备水平直线轨迹测量的实施例图。

图4所示为本发明的面差测量设备曲线轨迹测量的实施例图。

图中；磁性控制开关1、磁座本体2、磁铁20、磁力调控机构21、第一旋钮3、蜗杆30、立柱涡轮31、角度指示表盘4、指针40、弧形滑轨41、立柱5、集成控制模块6、电机60、轴承机构7、螺杆70、轴承内圈71、轴承外圈72、第二旋钮8、第三旋钮9、齿轮90、支架10、横梁11、齿条110、激光测距仪12、限位块13。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

结合图1至图2所示的一种挖掘机外观件的面差测量设备包括：磁性控制开关1、磁座本体2、磁铁20、磁力调控机构21、第一旋钮3、蜗杆30、立柱涡轮31、角度指示表盘4、指针40、弧形滑轨41、立柱5、集成控制模块6、电机60、轴承机构7、螺杆70、轴承内圈71、轴承外圈72、第二旋钮8、第三旋钮9、齿轮90、支架10、横梁11、齿条110、激光测距仪12、限位块13。

其中，磁座本体2包括：磁性控制开关1、磁铁20、磁力调控机构21。

磁铁20设置在所述磁座本体2的内部，控制旋转开关固定安装在所述磁座本体2一侧面上且与磁铁20转动连接；磁座本体2为内部中空的封闭壳体，磁铁20与由导磁性材料和非导磁性材料拼接而成磁力调控机构21配合，通过磁性控制开关1旋转带动磁铁20转动，改变磁力调控机构21磁极位置，从而控制导磁性材料磁感线的漏磁量达到控制磁座本体2的磁力大小的作用。

角度调整机构设置在磁座本体2上，包括：第一调整机构、第二调整机构、激光测距仪12。

第一调整机构固定安装在所述磁座本体2上，包括：第一旋钮3、蜗杆30、立柱5涡轮31、角度指示表盘4、指针40、弧形滑轨41、立柱5。

第一旋钮3设置在磁性底座侧面上，蜗杆30连接在第一旋钮3动力输出端，立柱5涡轮31固定安装在立柱5一端且与蜗杆30旋接，角度指示表盘4固定安装在磁座本体2顶部面上且位于立柱5的一侧；所述角度指示表盘4上开设有弧形滑轨41，所述立柱5的一侧固定连接有与角度指示表盘4插接的指针40，进而立柱5通过第一旋钮3，第一旋钮3带动蜗杆30，蜗杆30与立柱5涡轮31端构成涡轮蜗杆30副，最终实现立柱5与磁座本体2之间的夹角角度调整，同时借助角度指示表盘4实现0-90°的精确角度定位。

立柱5涡轮31的另一端延展为柱形结构与第二调整机构连接，从而支撑第二调整机构，立柱5位于角度指示表盘4上方的一段为丝杠段且远离角度指示表盘4的一端固定连接有限位块13。

第二调整机构包括：集成控制模块6、电机60、轴承机构7、螺杆70、轴承内圈71、轴承外圈72、第二旋钮8。

集成控制模块6套接在立柱5丝杠段上，轴承机构7安装在集成控制模块6的一侧，第二旋钮8与轴承机构7连接，轴承机构7的轴承内圈71套接在立柱5上和轴承外圈72套接在轴承内圈71外侧面上；轴承外圈72一侧开设有螺孔且轴承外圈72通过过螺孔的螺杆70与第二旋钮8螺接；进而旋转第二旋钮8，旋转力带动螺杆70端穿过轴承外圈72且与轴承内圈71抵接，当抵接压力增大时，从而达到对轴承机构7的轴承内圈71和轴承外圈72进行锁止操作，通过控制第二旋钮8与轴承内圈71的压力实现轴承外圈72及其连接部件相对于内圈旋转至任意角度并固定。

集成控制模块6包括：电源，以及与电源电联且套接在立柱5上的贯通式直线步进电机60；进而通过集成控制模块6控制贯通式直线步进电机60开启带动第二调整机构在立柱5丝杠段上上下运动。

轴承机构7的外侧固定连接有与激光测距仪12连接的横梁11；横梁11的顶侧面上开设有齿条110；通过手动调节第二旋钮8带动螺杆70在螺孔中往复移动，从而调节第二旋钮8螺杆70端与轴承内圈71的抵接压力，当抵接压力减少时轴承外圈72相对于轴承内圈71旋转，进而实现横梁11相对于立柱5的轴芯线为基线进行0-360°角度的调整。

激光测距仪12的一侧固定安装有与横梁11插接的支架10，以及固定安装在支架10上且与横梁11齿条110配合的第三旋钮9；第三旋钮9通过一侧面上的连接轴与齿轮90固定连接，齿轮90与齿条110旋接，从而通过旋转第三旋钮9带动齿轮90在齿条110上移动从而改变支架10以及支架10上激光测距仪12的水平位置。

结合图3至图4所示一种挖掘机外观件的面差测量设备的测量方法，包括如下工作原理：

选取一组两两相邻的外观件一、外观件二、外观件三、以及外观件四为待测实验组；

选取其中一个待测外观件中的一个非待测面作为参考面，控制旋转开关将面差测量设备的磁座本体2与参考面吸附固定；

在角度调整机构中通过第一旋钮3、第二旋钮8、以及第三旋钮9，从而使激光测距仪12相对于参考面进行角度、高度、水平方向位移以及的调整；最终实现水平直线轨迹测量和曲线轨迹测量的操作；

水平直线轨迹测量时，外观件二的待测面与外观一的参考面位于同一水平线上，在参考面与外观件二的待测面之间选取六个位于同一直线上的等间距测量点，通过角度调整机构调整激光测距仪12的运动轨迹与六个测量点的连线平行；

曲线轨迹测量时，面差测量设备在外观件一上的固定点不变，选取外观件三的待侧面为参考面，通过角度调整机构调整激光测距仪12的运动轨迹从外观件三至外观件四的待测面上沿着六个等角度曲线测量点进行曲线运动；

依次记录对六个测量点数据，并根据得出数据计算参考面与待测面的面差值。

在进一步的实施例中，外观件二至外观件一的固定点的夹角范围为90°-180°；外观件三至外观件一的固定点的夹角范围为180°-270°以及外观件四分别至外观件一的固定点的夹角范围为270°-360°。

在进一步的实施例中，面差值的计算过程为去除奇异数据求剩余两测点的平均值；进而得出的平均值相减，得到参考面与待测面的面差值。

本发明通过角度调整机构使得横梁11上的激光测距仪12相对于参考面进行角度、高度、水平方向位移以及的调整；最终实现水平直线轨迹测量和曲线轨迹测量的操作，激光测距仪12能跨距及多方向调整，能够对一些受测量姿态、测量面间隙、测量空间等因素限制非水平、垂直的空间平面或规则曲面进行简单有效的面差测量；给测量方法设计提供了更多的可能性，能够有效降低局部翘曲变形等带来的测量误差，提高测试精度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。