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1、(10)申请公布号 CN 103017721 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103017721 A *CN103017721A* (21)申请号 201210517920.1 (22)申请日 2012.12.05 G01B 21/30(2006.01) (71)申请人 山东科技大学 地址 266590 山东省青岛市经济技术开发区 前湾港路 579 号山东科技大学 (72)发明人 王灿明 孙宏飞 崔洪芝 (74)专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 代理人 段毅凡 (54) 发明名称 陶瓷涂布刮刀平面度误差测量装置及其测量 方法 (57) 摘要 本发明公。
2、开了一种陶瓷涂布刮刀平面度误差 测量装置及其测量方法， 它包括一个测量工作台， 工作台上设有刮刀钢带支撑架和传感器支架， 刮 刀钢带支撑架上设有安放刮刀钢带的磁力吸盘， 传感器支架上设有三个微位移传感器， 三个微位 移传感器布置在刮刀钢带上方， 且均匀布置在刮 刀钢带的宽度方向上 ； 在钢带支撑架上还设有刮 刀钢带前进的驱动装置， 驱动装置是在磁力吸盘 的两侧分别设有一对夹持刮刀钢带前进的辊轮， 这两对辊轮由调速电机带动同步同向运转。采用 本发明装置可以实时测量各种规格不同长度刮刀 钢带的平面度误差， 方便快捷。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19。
3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种陶瓷涂布刮刀平面度误差测量装置， 其特征在于， 它包括一个测量工作台， 工 作台上设有刮刀钢带支撑架和传感器支架， 刮刀钢带支撑架上设有安放刮刀钢带的磁力吸 盘， 传感器支架上设有三个微位移传感器， 三个微位移传感器布置在刮刀钢带上方， 且均匀 布置在刮刀钢带的宽度方向上 ； 在钢带支撑架上还设有刮刀钢带前进的驱动装置， 驱动装 置是在磁力吸盘的两侧分别设有一对夹持刮刀钢带前进的辊轮， 这两对辊轮由调速电机带 动同步同向运转。 2. 利用权利要求 1 所述的测量装置。
4、测量陶瓷涂布刮刀平面度误差的方法， 其特征在 于 ： 第一步 ： 安装刮刀钢带 将刮刀钢带平放在磁力吸盘上， 并从磁力吸盘两侧的辊轮中穿过， 刮刀钢带涂层应伸 出磁力吸盘以外， 以避免刮刀涂层对测量精度的影响， 调整磁力吸盘的磁力大小， 使其恰好 吸住刮刀钢带， 保正刮刀钢带前进时能够无振动的在其表面滑过 ； 第二步 ： 先使用标准平台矫正三个微位移传感器的触点高度， 使三个微位移传感器的 触点在同一水平面上 ； 将三个微位移传感器连接在位移数据采集器上 ； 设定位移数据采集 器的采样频率 ； 第三步 ： 开启驱动装置， 使刮刀钢带以 0.05m/s 的速度匀速前进， 在刮刀钢带匀速前进 过程。
5、中， 三个微位移传感器收集采样点位置数据 （x1,y1,z1） ，（x2,y2,z2） ，（x3,y3,z3） ， （xn,yn,zn） ， 其中， z 向坐标垂直于钢带表面， 是通过微位移传感器测出的垂直于刮刀平面方 向的纵向跳动值， y 向坐标值由三个微位移传感器的固定位置确定， x 向坐标值则由钢带行 走速度乘以时间计算得出 ； 第四步 ： 将检测到的上述位置移数据传输到计算机， 计算机利用最小二乘法处理数据 并给出平面度误差值。 权 利 要 求 书 CN 103017721 A 2 1/4 页 3 陶瓷涂布刮刀平面度误差测量装置及其测量方法 技术领域 0001 本发明涉及测量技术 , 。
6、尤其涉及一种带状长薄壁零件平面度的测量技术。 背景技术 0002 目前， 造纸行业用的陶瓷涂布刮刀， 其基本精度要求在现行标准 QB-T2574-2002 中有严格规定， 影响其使用性能和涂布质量的两个关键参数是直线度和平行度 ； 涂布刮刀 长度方向的刃口直线度应符合如公式 1 所示的要求， 并且在全长范围内只允许一个弧度 ； 平行度要求如表 1 所示。 0003 0004 表 1 涂布刮刀平行度误差 0005 0006 在陶瓷涂布刮刀上喷涂陶瓷涂层后， 必须进行精密磨削处理， 满足上述精度要求 后， 方能在工业中应用。 在上述过程中， 刮刀涂层制备工艺和磨削工艺对刮刀的平行度和直 线度误差均。
7、会有显著影响。刮刀涂层表面的磨削是以刮刀背面作为基准面的， 该基准面的 平面度误差显著受到热喷涂过程及涂层应力的影响， 对磨削精度影响非常大， 必须严格控 制和检测。根据 GB/T 11337-2004， 测量工具平面度的方法有间隙法、 指示器法、 光轴法、 干 涉法、 液面法等。对于壁厚比较大的零件， 采用上述方法可以很方便的测出平面度误差。但 涂布刮刀为长薄壁零件， 弹性很大， 在测量平面度时必须考虑弹性变形的影响， 因此， 在刮 刀全长度范围内测量平面度难度很大， 弹性变形引起的平面度测量误差往往超过了因涂层 制备所造成的刮刀平面度的永久变化。为解决这一问题， 本发明设计了一种适合于涂布。
8、刮 刀这种弹性长薄壁零件的平面度误差测量方法。 发明内容 0007 本发明的目的是解决涂布刮刀这种因易于弹性变形， 平面度误差难于精确测量的 技术难题， 提供一种测量装置及其测量方法， 实现平面度误差的精确快速测量。 0008 为达到上述目的， 本发明的陶瓷涂布刮刀平面度误差测量装置测量装置结构是 ： 它包括一个测量工作台， 工作台上设有刮刀钢带支撑架和传感器支架， 刮刀钢带支撑架上 设有安放刮刀钢带的磁力吸盘， 传感器支架上设有三个微位移传感器， 三个微位移传感器 布置在刮刀钢带上方， 且均匀布置在刮刀钢带的宽度方向上 ； 在钢带支撑架上还设有刮刀 钢带前进的驱动装置， 驱动装置是在磁力吸盘。
9、的两侧分别设有一对夹持刮刀钢带前进的辊 轮， 这两对辊轮由调速电机带动同步同向运转。 说 明 书 CN 103017721 A 3 2/4 页 4 0009 利用上述装置精确快速测量刮刀平面度误差的方法如下 ： 0010 第一步 ： 安装刮刀钢带 0011 将刮刀钢带平放在磁力吸盘上， 并从磁力吸盘两侧的辊轮中穿过， 刮刀钢带涂层 应伸出磁力吸盘以外， 以避免刮刀涂层对测量精度的影响， 调整磁力吸盘的磁力大小， 使其 恰好吸住刮刀钢带， 保正刮刀钢带前进时能够无振动的在其表面滑过 ； 0012 第二步 ： 先使用标准平台矫正三个微位移传感器的触点高度， 使三个微位移传感 器的触点在同一水平面上。
10、 ； 将三个微位移传感器连接在位移数据采集器上 ； 设定位移数据 采集器的采样频率， 例如采样频率设定为每 2s 采样一次 ； 0013 第三步 ： 开启驱动装置， 使刮刀钢带以 0.05m/s 的速度匀速前进， 在刮刀钢 带匀速前进过程中， 三个微位移传感器收集采样点位置数据 （x1,y1,z1） ，（x2,y2,z2） ， （x3,y3,z3） ，（xn,yn,zn） ， 其中， z 向坐标垂直于钢带表面， 是通过微位移传感器测出的 垂直于刮刀平面方向的纵向跳动值， y 向坐标值由三个微位移传感器的固定位置确定， x 向 坐标值则由钢带行走速度乘以时间计算得出 ； 0014 第四步 ： 将。
11、检测到的上述位置移数据传输到计算机， 计算机利用最小二乘法处理 数据并给出平面度误差值。 0015 本发明的积极效果是 ： 0016 1、 采用本发明方法测定陶瓷刮刀磨削基准面平面度误差时， 借助于磁力吸盘的辅 助作用， 可以消除传统方法测定时钢带弹性变形的影响， 精确测定出因热喷涂工艺或涂层 应力造成的对刮刀钢带平面度的影响。 0017 2、 采用本发明方法， 借助于刮刀钢带驱动装置和磁力吸盘的辅助作用， 可以实时 测量各种规格不同长度刮刀钢带的平面度误差， 方便快捷。 附图说明 0018 图 1 是本发明刮刀钢带平面度测量装置主视示意图 ； 0019 图 2 是图 1 的侧视图 ； 002。
12、0 图 3 是图 1 的俯视图 ； 0021 图 4 为刮刀钢带平面采样点示意图。 0022 图中 ： 1- 第一微位移传感器， 2- 第二微位移传感器， 3- 第三微位移传感器， 4- 磁 力吸盘， 5- 涂层， 6- 刮刀钢带， 7- 驱动装置， 8- 调速电机， 9- 测量工作台， 10- 传感器支架， 11- 刮刀钢带支撑架。 具体实施方式 0023 如图 1-3 所示， 本发明的陶瓷涂布刮刀平面度误差测量装置测量装置结构是 ： 它 包括一个测量工作台 9， 测量工作台 9 上设有刮刀钢带支撑架 11 和传感器支架 10， 刮刀钢 带支撑架 11 上设有安放刮刀钢带 6 的磁力吸盘 4。
13、， 传感器支架 10 上设有三个微位移传感 器， 分别为第一微位移传感器 1、 第二微位移传感器 2、 第三微位移传感器 3 ； 三个微位移传 感器布置在刮刀钢带 6 的上方， 且均匀布置在刮刀钢带的宽度方向上 ； 在刮刀钢带支撑架 11 上还设有刮刀钢带前进的驱动装置 7， 驱动装置 7 是在磁力吸盘 4 的两侧分别设有一对 夹持刮刀钢带前进的辊轮， 这两对辊轮由调速电机 8 带动同步同向运转。 说 明 书 CN 103017721 A 4 3/4 页 5 0024 利用上述装置精确快速测量刮刀平面度误差的方法如下 ： 0025 第一步 ： 安装刮刀钢带 0026 将刮刀钢带 6 平放在磁力。
14、吸盘 4 上， 并从磁力吸盘 4 两侧的辊轮中穿过， 刮刀钢带 涂层 5 应伸出磁力吸盘 4 以外， 以避免刮刀钢带涂层 5 对测量精度的影响， 调整磁力吸盘 4 的磁力大小， 使其恰好吸住刮刀钢带 6， 保证刮刀钢带 6 前进时能够无振动的在其表面滑 过 ； 0027 第二步 ： 先使用标准平台矫正第一微位移传感器 1、 第二微位移传感器 2、 第三微 位移传感器 3 的触点高度， 使三个微位移传感器的触点在同一水平面上 ； 将三个微位移传 感器连接在位移数据采集器上 ； 设定位移数据采集器的采样频率， 设定为每 2s 采样一次 ； 0028 第三步 ： 开启调速电机 8， 驱动装置 7 带。
15、动刮刀钢带 6 以 0.05m/s 的速度匀速前 进， 在刮刀钢带 6 匀速前进过程中， 三个微位移传感器收集采样点位置数据 （x1,y1,z1） ， （x2,y2,z2） ，（x3,y3,z3） ，（xn,yn,zn） ， 其中， z 向坐标垂直于钢带表面， 是通过微位移传 感器测出的垂直于刮刀平面方向的纵向跳动值， y 向坐标值由三个微位移传感器的固定位 置确定， x 向坐标值则由钢带行走速度乘以时间计算得出 ; 三个微位移传感器收集采样点 位置如图 4 所示 ； 0029 第四步 ： 将检测到的上述位置移数据传输到计算机， 计算机利用最小二乘法处理 数据并给出平面度误差值。 0030 本。
16、发明所述的最小二乘法为现有技术， 算法原理如下 ： 0031 根据 GB1182-2008 对平面度误差的定义， 平面度误差是实际平面对其理想平面的 变动量， 理想平面的位置应符合最小条件 ； 设理想平面的方程为 : 0032 z=b1+b2x+b3y 0033 按最小二乘法的基本原理， 由测量点拟合的理想平面应使测量点到该平面的坐标 值的平方和最小。故 ： 0034 0035 根据极值定律可知 ： 0036 0037 0038 0039 整理得到 ： 0040 写成矩阵形式即 ： 说 明 书 CN 103017721 A 5 4/4 页 6 0041 Ab=B， 其中 ： 0042 将实测点。
17、值 （x1,y1,z1） ，（x2,y2,z2） ，（x3,y3,z3） ，（xn,yn,zn） 代入求出矩阵 A 和 B 中个元素的值， 求解这个三元一次方程组从而可以确定 b1、 b2、 b3的值 : 0043 0044 即确定了理想平面的位置方程 ： z=b1+b2x+b3y， 再将各测点相应的坐标 (xi， yi， zi) 的 xi、 yi值代入平面方程， 即可得对应的 z 方向坐标值， 所以平面度误差为 : 0045 F=max(zi z) min(zi z)i=1,2， n 0046 该计算过程由计算机数据处理系统自动完成并输出平面度误差 F 的值。 说 明 书 CN 103017721 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103017721 A 7 。