一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统及测量方法与流程
本发明涉及拖拉机后桥差速器领域，尤其涉及一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统及测量方法。
背景技术：
轴承座是各类机械传动机构中不可或缺的一个部分，尤其是对于做旋转运动的传动件(如齿轮等)。轴承座的主要功能是支撑轴旋转，降低摩擦系数，保证回转精度。在实际生产制造中，由于机床本身所带来的误差和操作所带来的误差，以及温度等外部环境因素的影响，所加工出来的轴承座与标准轴承座可能会有不小的偏差。这些偏差，会导致机器在运行过程中产生振动和噪声，同时对其他零件也会有不小的损伤，因此在轴承座使用之前进行全方面的综合测量就显得尤为重要。结合当前技术发展，设计一个高精度的轴承座综合测量系统，对于轴承座的测量和加工都有着非常重要的意义。
现有的轴承座参数检测方法主要有手工测量和精密仪器测量两种。手工测量主要采用千分尺测量法，该方法测量简单方便，但受到轴承座外形的影响，仅能测量轴承座的孔径等少量数据，效率低且精度不能得到较好的保证。精密仪器测量法如采用相机获取图形的多幅图像，经过数字图像处理，获取轴承座表面特征点三维坐标，采用计算机技术快速计算轴承座参数(如专利cn102749047a)，该方法测量快捷，但是只能测量轴承座的平面度、对称度，并且设备成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统及测量方法，专门用于测量拖拉机后桥差速器轴承座，以此得到并分析被测轴承座的几何参数，判断被测轴承座是否符合使用标准。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统，包括装载测量平台、中心定位块、槽定位块、初定位套、传感器、微调机构、计算机终端；所述装载测量平台的中心为测量区域，中心定位块位于装载测量平台的中心，初定位套位于装载测量平台中心区域四周，中心定位块和初定位套用于轴承座的径向定位；所述槽定位块用于对定位槽进行周向定位，限制轴承座的周向运动；所述微调机构和传感器位于测量区域四周，传感器采用接触式测量轴承座的几何参数，每个传感器后端连有一通道至多通道数据采集系统；其中，当轴承座置于测量区域时，传感器的触头置于需要测量的位置，多通道数据采集系统将传感器接收到的数据集成并传入计算机终端，计算机终端对传入的数据进行计算分析，实现轴承座几何参数的综合测量。
一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统的测量方法，包括以下步骤：
1)将拖拉机后桥差速器轴承座标准件通过初定位套、中心定位块和槽定位块进行定位，通过对轴承座标准件进行标定，确定各传感器触头至轴承座标准件测量面间的距离；
2)将拖拉机后桥差速器轴承座待测件通过初定位套、中心定位块进行定位，限制轴承座径向运动，通过槽定位块对定位槽进行周向定位，限制轴承座周向运动；
3)测量轴承座待测件的几何参数；
4)多通道数据采集系统采集数据，计算机终端通过终端算法程序对轴承座待测件的数据进行综合分析，判断轴承座待测件是否合格。
所述轴承座待测件的几何参数包括轴承座的的孔径d、外径d、槽对称度s、孔的圆柱度εr、外圆柱面与孔的同轴度ε、肩胛面对孔心轴线的摆差δz、轴承安装孔高度h。
步骤3)中包括以下步骤：由测量孔建立坐标系：
3.1)将轴承座标准件定位夹紧后，通过上下各分布四个传感器，下方四个传感器的四个触头置于轴承座标准件的内孔，得到一组坐标(x1j,y1j,z1j)，上方四个传感器的四个触头置于内孔另一位置，得到一组坐标(x2j,y2j,z2j)；
3.2)三点确定一个圆：下方四个传感器4个触点任意组合3个可以得到4个圆心；4个圆心坐标为oi(xoi,yoi),i＝1,2,3,4，4个圆的圆心依次相连，形成一个四边形，对角线相连，再进一步确定几何中心为o，o点坐标：
3.3)o，o1两点确定一条直线，以该两点的连线建立第一轴线，以下方圆心为坐标原点，轴线绕该点旋转90°建立第二轴线，第三轴会自动建立，空间直角坐标系建立完成。
步骤3)中求取轴承座的孔径d、外径d的方法如下：
1)确定圆心坐标后，代入公式：x2+y2+dx+ey+f＝0，将外径测量点坐标的(x11,y11)代入，求得d＝-2x0,e＝-2y0,
2)同理，将内孔测量点坐标(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)代入可求得孔径d2,d3,d4，将所求的孔径di与标准值孔径d比对，可求得偏差δ；
3)同理，可求得轴承座外径di，与标准值d比对，求得偏差δ。
步骤3)中求取孔的圆柱度εr的方法如下：
1)由于测量的轴承座圆柱面较短，采用上下两排传感器测量确定圆柱度，传感器位于安装孔所在柱面；
2)取第一组测量点坐标的(x11,y11)…(x14,y14)，求得的半径分别为r1,r2,r3,r4，取第二组测量点坐标的(x21,y21)…(x24,y24)，求得的半径分别为r5,r6,r7,r8；
3)圆柱度是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差为圆柱度，孔的圆柱度为εr＝max(r)-min(r)。
步骤3)中求外圆柱面与孔的同轴度ε的方法如下：
1)由于轴承座待测件的外圆柱面较短，使用上下布置的三排传感器测量同轴度，传感器位于外圆柱面；通过求圆心坐标的方法求出不同位置的圆心坐标ok(xk,yk,zk)，k＝1,2,3…
2)以xy面为基准，以原点作为基准点，将所测量的圆心ok投影到该截面，计算各圆心投影与基准点之间的距离dk，同轴度为最大值的两倍，即：ε＝2max(dk)。
步骤3)求肩胛面对孔心轴线的摆差δz的方法如下：
将4个传感器触头置于轴承座肩胛面上侧，当基准是直线，被测端面为圆面时，摆差是在垂直于基准轴线的任一测量平面内，半径为公差值t，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之间的区域，对被测圆面的不同位置进行测量，得到一组坐标(xi,yi,zi),i＝1,2,3,4，x和y坐标对测量无影响，只需考虑z坐标的值，计算分析各点的差值，即δz＝max|zi-zj|,i,j＝1～5且i≠j。
步骤3)求槽对称度s的方法如下：
对所需要测量的定位槽的左右两侧各安装3个传感器，将传感器的触头对称置于测量表面，将所得点投影到xy平面，左边传感器的触头得到一组坐标(x1i,1i)，右边传感器的触头得到一组坐标(x2i,y2i)，基准a为z轴，计算相对称两点的中心坐标(xmi,ymi)：
步骤3)求轴承安装孔高度h的方法如下：
在轴承座的轴承安装孔内表面安装3个传感器，可得到一组坐标(x3i,y3i,z3i)，轴承座顶面安装3个传感器，得到一组坐标(x3j,y3j,z3j)；3点确定一个平面，两平面间的高度即为所求h；转换为坐标表述可知，两平面间y值的差值为所求，即：h＝|y3j-y3i|，与标准值比对，得偏差δ。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
1、本发明操作简单，测量方便，数据收集迅速，具有实现生产线终端线下的、多个触头同时测量的、多类数据同时处理的特点，本发明可以综合测量拖拉机后桥差速器轴承座设计要求的几何尺寸信息，实现轴承座的数据的自动测量与分析。
2、本发明可同时测量轴承座的多类数据，如测量孔径、外径、槽对称度、孔的圆柱度、外圆柱面与孔的同轴度、肩胛面对孔心轴线的摆差等数据，可提高测量效率，降低运营成本，符合智能制造的生产要求。
3、本发明专用于拖拉机后桥差速器轴承座的多项几何尺寸参数的自动测量，针对性强、测量精度高、测量效率高、节省人力，非常适合于智能制造生产线检测。
附图说明
图1为本发明的平面结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明传感器触头的整体安装位置示意图；
图4为图3中各测量参数涉及的传感器触头安装位置示意图：其中，(a)为测量外径、外圆柱面与孔的同轴度检测共用的传感器触头(前后左右对称共12个)；(b)为测量孔径、孔的圆柱度的传感器触头(前后左右对称共8个)；(c)为测量槽对称度的传感器触头(左右对称共6个)；(d)为测量肩胛面对孔心轴线的摆差的传感器触头(左右对称共4个)；(e)为测量轴承安装孔高的传感器触头(上下两排共6个)；
图5(a)为轴承座的平面示意图，(b)为轴承座的测量参数图；
图6为圆心拟合图；
图7为本发明的测量方法流程图。
附图标记：装载测量平台1，微调机构2，初定位套3，传感器4，传感器触头5，轴承座6，计算机终端7，中心定位块8，槽定位块9。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1～2所示，本实施例所述一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统，包括装载测量平台1、中心定位块8、槽定位块9、初定位套3、传感器4、微调机构2、计算机终端7；
所述装载测量平台1的中心为轴承座6的测量区域，中心定位块8位于装载测量平台1的中心，初定位套3位于装载测量平台1中心区域四周，中心定位块8和初定位套3用于轴承座6的径向定位；
所述槽定位块9用于对轴承座6的定位槽进行周向定位，限制轴承座6的周向运动；所述微调机构2和传感器4位于测量区域四周，传感器4采用接触式测量轴承座的几何参数，每个传感器4后端连有一通道至多通道数据采集系统；
其中，当轴承座6置于测量区域时，传感器4的触头置于需要测量的位置，多通道数据采集系统将传感器4接收到的数据集成并传入计算机终端7，计算机终端7对传入的数据进行计算分析，实现轴承座6几何参数的综合测量。
如图3～4所示，本实施例中，孔径、孔的圆柱度检测共用8个传感器，外径、外圆柱面与孔的同轴度检测共用12个传感器，肩胛面对孔心轴线的摆差检测4个传感器，槽对称度检测6个传感器，轴承安装孔高度检测用6个传感器，共36个传感器，确定各个传感器的位置并进行标定。
如图7所示，本实施例所述一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统的测量方法，包括以下步骤：
1)将拖拉机后桥差速器轴承座标准件安装于装载测量平台1上，通过初定位套3和中心定位块8进行定位，限制径向运动，通过对定位槽进行周向定位，限制周向运动，通过对轴承座标准件进行标定，确定各传感器触头5至轴承座标准件测量面间的距离；
2)将拖拉机后桥差速器轴承座待测件通过初定位套3、中心定位块8进行定位，限制轴承座径向运动，通过槽定位块9对定位槽进行周向定位，限制轴承座周向运动；
3)如图5所示，测量轴承座待测件的几何参数，包括轴承座的的孔径d、外径d、槽对称度s、孔的圆柱度εr、外圆柱面与孔的同轴度ε、肩胛面对孔心轴线的摆差δz、轴承安装孔高度h；
4)多通道数据采集系统采集数据，计算机终端通过终端算法程序对轴承座待测件的数据进行综合分析，判断轴承座待测件是否合格。
步骤3)中包括以下步骤：由测量孔建立坐标系：
3.1)将轴承座标准件定位夹紧后，通过上下各分布四个传感器，下方四个传感器的四个触头置于轴承座标准件的内孔，得到一组坐标(x1j,y1j,z1j)，上方四个传感器的四个触头置于内孔另一位置，得到一组坐标(x2j,y2j,z2j)；
3.2)三点确定一个圆：下方四个传感器4个触点任意组合3个可以得到4个圆心；4个圆心坐标为oi(xoi,yoi),i＝1,2,3,4，4个圆的圆心依次相连，形成一个四边形，对角线相连，再进一步确定几何中心为o，如图6所示，o点坐标：
3.3)o，o1两点确定一条直线，以该两点的连线建立第一轴线，以下方圆心为坐标原点，轴线绕该点旋转90°建立第二轴线，第三轴会自动建立，空间直角坐标系建立完成。
步骤3)中求取轴承座的孔径d、外径d的方法如下：
1)确定圆心坐标后，代入公式：x2+y2+dx+ey+f＝0，将外径测量点坐标的(x11,y11)代入，求得d＝-2x0,e＝-20,
2)同理，将内孔测量点坐标(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)代入可求得孔径d2,d3,d4，将所求的孔径di与标准值孔径d比对，可求得偏差δ；
3)同理，可求得轴承座外径di，与标准值d比对，求得偏差δ。
步骤3)中求取孔的圆柱度εr的方法如下：
1)由于测量的轴承座圆柱面较短，采用上下两排传感器测量确定圆柱度，传感器位于安装孔所在柱面；
2)取第一组测量点坐标的(x11,y11)…(x14,y14)，求得的半径分别为r1,r2,r3,r4，取第二组测量点坐标的(x21,y21)…(x24,y24)，求得的半径分别为r5,r6,r7,r8；
3)圆柱度是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差为圆柱度，孔的圆柱度为εr＝max(r)-min(r)。
步骤3)中求外圆柱面与孔的同轴度ε的方法如下：
1)由于轴承座待测件的外圆柱面较短，使用上下布置的三排传感器测量同轴度，传感器位于外圆柱面；通过求圆心坐标的方法求出不同位置的圆心坐标ok(xk,yk,zk)，k＝1,2,3…
2)以xy面为基准，以原点作为基准点，将所测量的圆心ok投影到该截面，计算各圆心投影与基准点之间的距离dk，同轴度为最大值的两倍，即：ε＝2max(dk)。
步骤3)求肩胛面对孔心轴线的摆差δz的方法如下：
将4个传感器触头置于轴承座肩胛面上侧，当基准是直线，被测端面为圆面时，摆差是在垂直于基准轴线的任一测量平面内，半径为公差值t，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之间的区域，对被测圆面的不同位置进行测量，得到一组坐标(xi,yi,zi),i＝1,2,3,4，x和y坐标对测量无影响，只需考虑z坐标的值，计算分析各点的差值，即δz＝max|zi-zj|,i,j＝1～5且i≠j。
步骤3)求槽对称度s的方法如下：
对所需要测量的定位槽的左右两侧各安装3个传感器，将传感器的触头对称置于测量表面，将所得点投影到xy平面，左边传感器的触头得到一组坐标(x1i,y1i)，右边传感器的触头得到一组坐标(x2i,y2i)，基准a为z轴，计算相对称两点的中心坐标(xmi,ymi)：
步骤3)求轴承安装孔高度h的方法如下：
在轴承座的轴承安装孔内表面安装3个传感器，可得到一组坐标(x3i,y3i,z3i)，轴承座顶面安装3个传感器，得到一组坐标(x3j,y3j,z3j)；3点确定一个平面，两平面间的高度即为所求h；转换为坐标表述可知，两平面间y值的差值为所求，即：h＝|y3j-y3i|，与标准值比对，得偏差δ。
上述测量皆可由计算机终端求得，上述步骤可同时进行，也可分开单独测量。
本发明所述的一种拖拉机后桥差速器轴承座综合测量系统的设计方法，操作简单，灵敏度高，针对性强，非常适合于智能制造生产线检测。
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