一種形位公差測量方法技術

本發明專利技術提出了一種利用霍爾傳感器對鐵磁性零件的形位公差進行測量的方法。霍爾線性輸出傳感器布置于被測零件與磁鐵之間，與被測零件保持合理的間隙且垂直于被測零件表面。除零件表面形貌的變化外，其它可能引起霍爾傳感器輸出電壓信號變化的因素都應被消除。當霍爾傳感器和被測零件表面發生相對移動或轉動時，由于零件表面形貌的變化使磁鐵與被測零件的間隙發生變化。此變化反映為霍爾傳感器輸出電壓的變化，信號處理與顯示單元采集霍爾傳感器輸出電壓信號。根據所獲取的電壓信號變化量，結合校準數據和公差公式，可以計算出被測零件的形位公差。其優點是：實現了非接觸測量，測量精度高、速度快、成本低、能做到自動化和在線檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提出一種公差測量方法，特別是涉及一種形位公差的測量方法。
技術介紹
形位公差包括直線度、平面度、垂直度、圓跳動等。形位公差對于保證零件質量具 有重要意義，如徑向圓跳動公差過大極易導致動不平衡的出現，并使零件和支撐軸承等磨 損乃至損壞。目前普遍采用的形位公差測量方法主要是機械式百分表。百分表是利用齒條 齒輪或杠桿齒輪傳動，將測桿的直線位移變為指針的角位移的計量器具。主要用于測量制 件的尺寸和形狀、位置誤差等。分度值為0.01毫米，測量范圍為0-3、0-5、0-10毫米。百 分表需要接觸零件表面進行測量，測量結果直觀，但測量效率低，精度有限。近年來，也有采用光學方法測量形位公差的，光學測量精度高，對操作環境要求 高，使用不便，成本也很高。霍爾效應發現至今已一百多年，而投入實際應用則是最近三十年的事。今天，霍爾 元件已經廣泛于工業領域，包括汽車、計算機和飛機等。霍爾傳感器測量精度高、可靠性好， 可用于位移測量、轉速測量、位置監測等。霍爾傳感器可以測量微小位移，但測量范圍窄，且 測量位移時需要復雜的調零操作。
技術實現思路
百分表屬于機械測量，需要利用探針等直接接觸被測零件表面，這是其效率低下 的主要原因，無法在整個區域內作全面檢測，一般只能選取幾個點檢測然后取最大差值，精 度不高。直接接觸還可能會傷及零件表面。光學測量雖然為非接觸測量，但操作不便，成本曰蟲 P卩貝。本專利技術采用霍爾傳感器檢測形位公差，霍爾傳感器不需要與零件表面直接接觸， 且霍爾傳感器本身的特性決定了其更適合測量微小位移的相對變化量，也就是更適合公差 的測量，具有成本低，操作簡單，重復性好，精度也比較高，對使用環境無特殊要求等優點。參照圖1，在工作臺上安裝好被測零件。采用具有線性輸出的霍爾傳感器，傳感器 周圍布置有永久磁鐵或電磁鐵，用一殼體將傳感器和磁鐵固定，確保主磁通穿過傳感器，且 傳感器不處于飽和狀態，傳感器與磁鐵的具體距離與磁鐵的磁場強度有關。傳感器殼體固 定在保持架上，保持架安裝在支座上，并能在支座上調節。傳感器通過導線與信號處理與顯 示單元連接。該裝置在測量之前應進行校準，但并不是每次測量都需要校準。具體的校準步驟 如下1、在某滑動導軌上安裝一表面光滑且平整的試塊，固定傳感器與之垂直相對，調節 傳感器和試塊間隙至2毫米；2、緩慢移動試塊，記錄試塊位置與對應的輸出電壓，繪出試塊位置與輸出電壓的關 系曲線，該曲線在某一區間內應為近似直線；33、 信號處理與顯示單元記錄試塊位置變化區間，并擬合出近似直線段的曲線，用公 式Y=KX+b表示，可得Δ X/ Δ Y=K,即位置的變化量與電壓的變化量為定值K。將該數據存 入到信號處理與顯示單元。具體的測量步驟如下1、固定被測零件或傳感器，確保除零件表面形貌的變化外，不應有其它可能影響傳 感器輸出電壓變化的因素；2、調整傳感器和被測零件之間的位置關系和間隙，使傳感器垂直于被測零件表面， 并保證傳感器工作在合適的線性范圍(由校準試塊位置變化區間決定)；3、使霍爾傳感器和被測零件表面發生相對移動或轉動，由于被測零件會有一定的形 位公差，傳感器與被測零件的間隙發生改變，傳感器上的輸出電壓也隨之變化；4、信號處理與顯示單元記錄傳感器輸出電壓信號，根據形位公差計算公式和校準數 據，計算并顯示被測零件的形位公差。本方法的測量原理是霍爾線性傳感器布置于被測的鐵磁性零件與磁鐵之間，當 霍爾傳感器和被測零件表面發生相對移動或轉動時，由于零件表面形貌的變化，磁鐵和被 測零件的間隙產生變化，磁鐵周圍的磁場強度會隨之按一定規律變化。霍爾線性傳感器感 應到磁場強度的變化，并在一定范圍線性地反映為電壓的變化。因此零件表面形貌的變化 最終反映為電壓的變化。在線性范圍內，不必考慮電壓信號對應的傳感器絕對位置，僅根據 獲取的電壓信號的變化量，結合校準數據和公差公式，即可以得出被測零件的形位公差。通 過采用不同的安裝方法，所能測量的形位公差包括直線度、平面度、圓柱度、垂直度、平行 度、徑向圓跳動和端面圓跳動。相對于目前使用最廣泛的百分表，有以下優點1、不需要與零件表面直接接觸，實現了非接觸公差測量；2、能夠對零件表面進行連續測量，測量效率高；3、測量精度高，經過補償后精度可達1微米；4、能夠實現自動測量。相對于光學測量的方法，該專利技術具有以下優點1、測量操作簡單，不需特殊的使用培訓；2、測量環境要求低；3、成本低。附圖說明圖1是采用本專利技術的徑向圓跳動公差檢測裝置示意圖；圖2是采用本專利技術的直線 度公差檢測裝置示意圖。具體實施例方式方法1 如圖1所示，一種基于霍爾傳感器的徑向圓跳動測量裝置。包括支座、保 持架、傳感器、信號處理與顯示單元、電源。其中霍爾傳感器選用線性輸出傳感器，磁鐵使用 釹鐵硼磁鋼，磁鋼為圓柱形，直徑4-10mm，長度10_20mm。供電電源選用干電池，為信號處理 與顯示單元供電，并接一恒流源電路為傳感器供電，根據傳感器的電源要求范圍選擇電壓和電流。磁鋼和傳感器安裝在一塑料殼體內，在殼體上安裝調整螺釘以微調磁鋼和傳感器 的位置。調整磁鋼和傳感器的距離到l_2mm，按校準步驟進行校準。必要時旋轉調整螺釘， 調整磁鋼和傳感器的位置，但旋轉調整螺釘后，必須重新校準。數據處理與信號顯示單元內 部包括A/D轉換、單片機和顯示模塊。傳感器信號線通過一個下拉電阻連接到信號處理與 信號顯示單元的A/D轉換輸入端。下拉電阻應不低于2. 2千歐。在完成校準后，將校準數 據存入信號處理與信號單元，測量時，固定傳感器的位置，然后旋轉被測零件，信號處理與 顯示單元自動記錄輸入電壓，并取輸入電壓最大最小值之差，利用校準數據轉換計算為徑 向圓跳動公差顯示。 方法2 如圖2所示，一種基于霍爾傳感器的直線度測量裝置。包括支座、保持架、 傳感器、信號處理與顯示單元、電源。其中霍爾傳感器選用線性輸出傳感器，磁鐵使用釹鐵 硼磁鋼，磁鋼為圓柱形，直徑4-10mm，長度10_20mm。供電電源選用干電池，為信號處理與顯 示單元供電，并接一恒流源電路為傳感器供電，根據傳感器的電源要求范圍選擇電壓和電 流。磁鋼和傳感器安裝在一塑料殼體內，在殼體上安裝調整螺釘以微調磁鋼和傳感器的位 置。調整磁鋼和傳感器的距離到l_2mm，按校準步驟進行校準。必要時旋轉調整螺釘，調整磁 鋼和傳感器的位置，但旋轉調整螺釘后，必須重新校準。數據處理與信號顯示單元內部包括 A/D轉換、單片機和顯示模塊。傳感器信號線通過一個下拉電阻連接到信號處理與信號顯示 單元的A/D轉換輸入端。下拉電阻應不低于2. 2千歐。在完成校準后將校準數據存入信號 處理與信號單元。測量時，固定傳感器的位置，在滑軌上水平移動被測零件，信號處理與顯 示單元自動記錄輸入電壓，信號處理與顯示單元根據對輸入電壓信號進行曲線擬合，并取 輸入電壓最大最小值之差，然后根據校準數據將該差值轉換為對應的直線度公差顯示。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形位公差測量方法，其特征在于：具有線性輸出的霍爾效應傳感器布置于被測鐵磁性零件與磁鐵之間；使霍爾傳感器和被測零件表面發生相對移動或轉動；除零件表面形貌的變化外，其它可能引起霍爾傳感器輸出電壓信號變化的因素都被消除；記錄霍爾傳感器輸出電壓信號，根據霍爾傳感器的校準數據和形位公差計算方法計算霍爾傳感器信號對應的公差值，該值即為被測零件的形位公差。

【技術特征摘要】
一種形位公差測量方法，其特征在于具有線性輸出的霍爾效應傳感器布置于被測鐵磁性零件與磁鐵之間；使霍爾傳感器和被測零件表面發生相對移動或轉動；除零件表面形貌的變化外，其它可能引起霍爾傳感器輸出電壓信號變化的因素都被消除；記錄霍爾傳感器輸出電壓信號，根據霍爾傳感器的校準數據和形位公差計算方法計算霍爾傳感器信號對應的公差值，該值即為被測零件的形位公差。2.根據權利1要求的形位公差測量方法，其特征還在于包括用于安裝被測零件的工 作臺；具有線性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳凡，
申請(專利權)人：陳凡，
類型：發明
國別省市：44[中國|廣東]