零件直线度和平行度的测量方法

1.本发明属于测量领域，具体涉及零件直线度和平行度的测量方法。


背景技术：

2.钣金数控设备中，对物体的平行度进行检测是非常重要的功能，需要首先对被测物体的待检测平行度的两个平面的其中一个平面检测其直线度，在使物体转动检测另一平面的直线度，通过两次直线度的对比即可得到被测物体两个平面的平行度。但需要对被测物体进行两次测量，效率极低。并且被测物体需转动角度，重新摆放待测物体时，就需对测试装置重新校准，费时费力。实验次数的增加还会使系统误差变大，可能导致测量结果无效。


技术实现要素：

3.本发明公开了零件直线度和平行度的测量方法，解决了多次对被测物体测量费时费力和重新校准费时费力的问题，并且通过减少测量次数使系统误差变小。
4.零件直线度和平行度的测量方法，包括：s1.使用零件直线度和平行度的测量装置；s2.控制气浮导轨滑块沿气浮导轨移动，此时带动位移传感器沿被测零件的待测面移动；s3.两个位移传感器同时完成被测零件两个待测面的测量，将数据导出至数据收集装置；s4.计算离散点的最小二乘线，平移最小二乘线得到零件直线度；s5.以第一个待测面为基准，计算第二个待测面相对于第一个待测面的直线度，平移第一个待测面的最小二乘线，得到两条待定直线，两条待定直线之间的距离就是第二个待测面相对于第一个待测面的平行度。
5.测量装置包括：气浮导轨、气浮导轨滑块、被测零件、位移传感器和数据收集装置； 所述气浮导轨滑块嵌套在气浮导轨上，沿气浮导轨长度方向移动且不与气浮导轨接触，所述位移传感器有两个，固定在气浮导轨滑块上，位移传感器的测量端顶触在被测零件的待测面上，位移传感器还无线连接所述数据收集装置。
6.s4包括：设位移传感器在被测零件第一个待测面上测到的点坐标为第一组离散点，在第二个待测面上测到的点坐标为第二组离散点，计算一组离散点的最小二乘线，分别将最小二乘线两侧距离其最远的离散点记录为最远点，平行于最小二乘线且过最远点做线，得到两条过最远点的直线，两条直线之间的距离就是该离散点对应侧面的直线度。
7.s5包括：记录第一个待测面的最小二乘线首次过第二组离散点的位置为第一待定直线，记录第一个待测面的最小二乘线最后一次过第二组离散点的位置为第二待定直线。
8.本发明的有益技术效果是：本发明极大地提高了被测零件直线度的测量效率，测量次数少，减少了大量系统误差，且本发明可分析被测零件单侧的直线度情况；在测量平行
度方面，本技术避免了现有技术中先测一面直线度再测另一面直线度的作法，被测零件运动一次，就可获得平行度，更利于分析被测零件的运动状态。
附图说明
9.图1是实施例一的实验装置图；图2是实施例二的实验装置图；图3是实施例三的实验装置图；图4是实施例一的直线度测量示意图；图5是实施例一的平行度测量示意图；附图标记包括：1-气浮导轨，2-气浮导轨滑块，3-位移传感器，4-被测零件。
具体实施方式
10.下面结合具体实施方式对本技术做进一步介绍。
11.本发明共提供三个实施例，并针对第一实施例中的数据处理做出解释，对于第二和第三实施例，仅介绍与第一实施例不同之处。
12.实施例一：零件直线度和平行度的测量方法，包括：
13.s1.使用零件直线度和平行度的测量装置；s2.控制气浮导轨滑块2沿气浮导轨1移动，此时带动位移传感器3沿被测零件4的待测面移动；s3.两个位移传感器3同时完成被测零件4两个待测面的测量，将数据导出至数据收集装置；s4.计算离散点的最小二乘线，平移最小二乘线得到零件直线度；s5.以第一个待测面为基准，计算第二个待测面相对于第一个待测面的直线度，平移第一个待测面的最小二乘线，得到两条待定直线，两条待定直线之间的距离就是第二个待测面相对于第一个待测面的平行度。
14.测量装置包括：气浮导轨1、气浮导轨滑块2、被测零件4、位移传感器3和数据收集装置； 所述气浮导轨滑块2嵌套在气浮导轨1上，沿气浮导轨1长度方向移动且不与气浮导轨1接触，所述位移传感器3有两个，固定在气浮导轨滑块2上，位移传感器3的测量端顶触在被测零件4的待测面上，位移传感器3还无线连接所述数据收集装置。
15.s4包括：设位移传感器3在被测零件4第一个待测面上测到的点坐标为第一组离散点，在第二个待测面上测到的点坐标为第二组离散点，计算一组离散点的最小二乘线，分别将最小二乘线两侧距离其最远的离散点记录为最远点，平行于最小二乘线且过最远点做线，得到两条过最远点的直线，两条直线之间的距离就是该离散点对应侧面的直线度。
16.s5包括：记录第一个待测面的最小二乘线首次过第二组离散点的位置为第一待定直线，记录第一个待测面的最小二乘线最后一次过第二组离散点的位置为第二待定直线。
17.具体地，本发明是应用在钣金数控设备中的一个功能性方法，气浮导轨滑块2和位移传感器3的控制都集成在数控设备中，为实现对钣金设备的检测，本发明公开了对零件直线度和平行度的检测方法，以适应钣金数控设备的检测需求。如图1，第一实施例中，被测零件4的两个待测面是在被测零件4的凸起的异侧，此时位移传感器3使用两个对向且共线的
测量端，测量完成后，从数据收集装置中导出数据进行处理，计算直线度时，首先拟合最小二乘线，拟合方法可采取现有技术中的多种方法，本实施例采用的是基于最小二乘拟合的直线方程，直线方程为：y=kx+b，y为纵坐标，x为横坐标，k为斜率，b为截距，直线方程仅需2个已知点，但是位移传感器3会测量多组坐标，此时已知方程个数大于未知数个数，需要求其最小二乘解，以获得最优直线，将直线方程写为矩阵形式，y=bx，其中y为纵坐标矩阵，b为系数矩阵，是由每个多项式的x坐标组成的， x是待求参数矩阵，是由k和b组成的，将y=bx改写为改正数矩阵，即v=bx-y，式中，v是改正数矩阵，由于本实施例求最小二乘解，导致y=bx并不会成立，而是存在一个极小的差，即v，最小二乘算法就是求在v的和最小的前提下，k和b的解。根据计算公式x=b
t
by，计算待求参数矩阵的最优解，x的结果为两个元素，即k和b，将其回带至y=kx+b，得到最小二乘线。
18.如图4所示，求得了第一待测面的最小二乘线b1，第二待测面的最小二乘线a1，对于b1来说，在其上侧距离其最远的离散点是b3，在其下侧距离其最远的离散点是b4，平移b1且过b3和b4，得到了两条待定直线，即得到了第一待测面的直线度b2，同理，对于a1来说，在其上侧距离其最远的离散点是a3，在其下侧距离其最远的离散点是a4，平移a1且过a3和a4，得到了两条待定直线，即得到了第一待测面的直线度a2。理想状态下，离散点是不需要进行最小二乘的，可以直接拟合为直线，也就是v=0，此时直线度的值也是0，直线度越差时，对应直线度的值也会越大。
19.如图5所示，平移b1时，首先经过了a6点，然后经过了a5点，由此得到了两个最远点，并得到了两条过最远点的直线，则平行度就是b5。
20.实施例二：被测零件4的两个待测面是在被测零件4的凹陷处的两个相对的内侧，此时位移传感器3使用两个异向且共线的测量端。
21.实施例三：被测零件4的两个待测面是被测零件4的两个同侧的面，此时位移传感器3使用两个同向且不共线的测量端。
22.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.零件直线度和平行度的测量方法，其特征在于，包括：s1.使用零件直线度和平行度的测量装置；s2.控制气浮导轨滑块沿气浮导轨移动，此时带动位移传感器沿被测零件的待测面移动；s3.两个位移传感器同时完成被测零件两个待测面的测量，将数据导出至数据收集装置；s4.计算离散点的最小二乘线，平移最小二乘线得到零件直线度；s5.以第一个待测面为基准，计算第二个待测面相对于第一个待测面的直线度，平移第一个待测面的最小二乘线，得到两条待定直线，两条待定直线之间的距离就是第二个待测面相对于第一个待测面的平行度。2.根据权利要求1所述的零件直线度和平行度的测量方法，其特征在于，测量装置包括：气浮导轨、气浮导轨滑块、被测零件、位移传感器和数据收集装置； 所述气浮导轨滑块嵌套在气浮导轨上，沿气浮导轨长度方向移动且不与气浮导轨接触，所述位移传感器有两个，固定在气浮导轨滑块上，位移传感器的测量端顶触在被测零件的待测面上，位移传感器还无线连接所述数据收集装置。3.根据权利要求2所述的零件直线度和平行度的测量方法，其特征在于，s4包括：设位移传感器在被测零件第一个待测面上测到的点坐标为第一组离散点，在第二个待测面上测到的点坐标为第二组离散点，计算一组离散点的最小二乘线，分别将最小二乘线两侧距离其最远的离散点记录为最远点，平行于最小二乘线且过最远点做线，得到两条过最远点的直线，两条直线之间的距离就是该离散点对应侧面的直线度。4.根据权利要求3所述的零件直线度和平行度的测量方法，其特征在于，s5包括：记录第一个待测面的最小二乘线首次过第二组离散点的位置为第一待定直线，记录第一个待测面的最小二乘线最后一次过第二组离散点的位置为第二待定直线。

技术总结
本发明公开了零件直线度和平行度的测量方法，属于测量领域，用于零件的直线度和平行度的测量，包括：使用零件直线度和平行度的测量装置，控制气浮导轨滑块沿气浮导轨移动，此时带动位移传感器沿被测零件的待测面移动，两个位移传感器同时完成被测零件两个待测面的测量，将数据导出至数据收集装置；计算离散点的最小二乘线，平移最小二乘线得到零件直线度，以第一个待测面为基准，计算第二个待测面相对于第一个待测面的直线度。本发明极大地提高了被测零件直线度的测量效率，测量次数少，减少了大量系统误差，且本发明可分析被测零件单侧的直线度情况；被测零件运动一次，就可获得平行度，更利于分析被测零件的运动状态。更利于分析被测零件的运动状态。更利于分析被测零件的运动状态。


技术研发人员：谷兆勇 王智伟 杨巍 李成忠 朱瑞华
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/9/20