一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法。
背景技术
圆弧度是指圆弧的圆度，圆弧主要由弧长和圆弧半径决定，在弧长一定的情况下，圆弧半径决定圆弧弯曲程度（曲率），圆弧的圆度对于提高机械制造及安装精度、延长机器工作寿命具有非常重要的作用。因此，凸圆弧半径检测与圆弧度判定非常重要。现有技术中的凹圆弧半径检测与圆弧度判定的方法有很多，例如，用弓高弦长法测量圆弧半径、旋转法测量圆弧半径、坐标法测量圆弧半径、计算机扫图计算法和三坐标测量等，有的是接触式，且检测精度低，有的检测圆弧半径检测与圆弧度判定手段或相对应的装置设备结构过于复杂，设备大，且价格贵。
针对现有技术中存在的相关技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置及方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置，包括工作台和控制器，设置在工作台台面上的直线导轨，设置在工作台台面上的检测装置，该直线导轨的一端设有传动电机，该直线导轨上设有通过滚珠丝杆与传动电机相连接的检测台，在该检测台远离工作台台面的上表面设有待检测工件；该检测装置上设有检测电机和探头，并且，在该探头上和检测电机的传动轴上分别设有测距传感器和角度传感器，该传动电机、探头和检测电机均与控制器相连接，此外，该控制器还连接有触摸屏。
进一步的，所述测距传感器为高精度测距传感器。
进一步的，所述角度传感器为高精度角度传感器。
进一步的，所述直线导轨为标准直线导轨。
一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定方法，包括以下步骤：
S1、将测量装置和直线导轨安装在工作台上，测距传感器和角度传感器分别安装在探头上和检测电机的传动轴上，检测台安装在直线导轨上并通过滚珠丝杆与直线导轨一端的传动电机相连接；
S2、在标准直线导轨上标注出探头测量若干个位置点O，然后在被测凸圆弧上标注出待测量的若干个位置点，被测凸圆弧上标注出的待测量的位置点的临界状态至少一个为切点，另一个为断点，或者二个为切点；
S3、将探头转动一小角度至临界状态，并读出该探头测量的位置点至一临界状态的距离值a，然后转动探头至另一临界状态，并读出该探头测量的位置点距该临界位置点的距离值b，在角度传感器上读出两次临界位置点与探头测量的位置点所形成的夹角θ，测出多个点相应的a、b和θ值；
S4、利用几何计算理论数值公式计算出理论上待测凸圆弧半径值R，公式如下:R=（a2+b2-2abcosθ）/2asinθ；和
S5、利用平均值公式计算出待测凸圆弧半径值Rp，公式如下：Rp=（R1+R2+R3+~+Rn）/n，并将各次测量计算值和平均值Rp进行比较，判定待测凸圆弧的圆弧度。
进一步的，所述S4中在进行理论测量值R和设计值R0比较时，先分析误差、长度值和角度测量误差，装置系统误差及产生原因。
本发明的有益效果为：本发明通过几何计算步骤的引入，大大简化了现有技术中凸圆弧半径检测与圆弧度判定的方法，简化了过于复杂的设备，降低成本，非接触式测量，不会伤害产品表面；适用范围广，易操作，安全性高；检测精度高，效率高，非常适合在线检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是根据本发明实施例所述的不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例所述的不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定方法的测量原理图。
图中：
1、工作台；2、控制器；3、直线导轨；4、检测装置；5、传动电机；6、滚珠丝杆；7、检测台；8、检测电机；9、探头；10、触摸屏。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例所述的一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定装置，包括工作台1和控制器2，设置在工作台1台面上的直线导轨3，设置在工作台1台面上的检测装置4，该直线导轨3的一端设有传动电机5，该直线导轨3上设有通过滚珠丝杆6与传动电机5相连接的检测台7，在该检测台7远离工作台1台面的上表面设有待检测工件；该检测装置4上设有检测电机8和探头9，并且，在该探头9上和检测电机8的传动轴上分别设有测距传感器和角度传感器，该传动电机5、探头9和检测电机8均与控制器2相连接，此外，该控制器2还连接有触摸屏10。
进一步的，所述测距传感器为高精度测距传感器。
进一步的，所述角度传感器为高精度角度传感器。
进一步的，所述直线导轨3为标准直线导轨。
一种不同凸圆弧半径检测与圆弧度判定方法，包括以下步骤：
S1、将测量装置和直线导轨安装在工作台上，测距传感器和角度传感器分别安装在探头上和检测电机的传动轴上，检测台安装在直线导轨上并通过滚珠丝杆与直线导轨一端的传动电机相连接；
S2、在标准直线导轨上标注出探头测量若干个位置点O，然后在被测凸圆弧上标注出待测量的若干个位置点，被测凸圆弧上标注出的待测量的位置点的临界状态至少一个为切点，另一个为断点，或者二个为切点；
S3、将探头转动一小角度至临界状态，并读出该探头测量的位置点至一临界状态的距离值a，然后转动探头至另一临界状态，并读出该探头测量的位置点距该临界位置点的距离值b，在角度传感器上读出两次临界位置点与探头测量的位置点所形成的夹角θ，测出多个点相应的a、b和θ值；
S4、利用几何计算理论数值公式计算出理论上待测凸圆弧半径值R，公式如下:R=（a2+b2-2abcosθ）/2asinθ；和
S5、利用平均值公式计算出待测凸圆弧半径值Rp，公式如下：Rp=（R1+R2+R3+~+Rn）/n，并将各次测量计算值和平均值Rp进行比较，判定待测凸圆弧的圆弧度。
进一步的，所述S4中在进行理论测量值R和设计值R0比较时，先分析误差、长度值和角度测量误差，装置系统误差及产生原因。
具体使用时：
首先、将测量装置和直线导轨安装在工作台上，测距传感器和角度传感器分别安装在探头上和检测电机的传动轴上，检测台安装在直线导轨上并通过滚珠丝杆与直线导轨一端的传动电机相连接；
其次、在标准直线导轨上等间距的标注出探头测量的位置点：O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7、O8，然后在被测凸圆弧上标注出待测量的临界位置点：A、B、C、D、E、F、G，被测凸圆弧上标注出的待测量的位置点的临界状态两个为切点和/或一个为切点，另一个为断点；
再次、将探头转动一小角度至临界状态，并读出该探头测量的位置点距该临界位置点的距离值a，然后转动探头至另一临界状态，并读出该探头测量的位置点距该临界位置点的距离值b，在角度传感器上读出两次临界位置点与探头测量的位置点所形成的夹角θ，测出多个点相应的a、b和θ值；
从次、利用几何计算理论数值公式计算出理论上待测凸圆弧半径值R，公式如下:
R=（a2+b2-2abcosθ）/2asinθ
其中，a为O1A、O2A、O5E、O8G的长度，b为O1C、O2D、O5F、O8B的长度，θ为角度传感器读出转过的角度∠AO1C、∠AO2D、∠EO5F、∠GO8B；
并将几何计算理论数值公式计算出的理论测量值R和设计值R0进行比较；和
最后、利用平均值公式计算出待测凸圆弧半径值Rp，公式如下：
Rp=（R1+R2+R3+R4）/4
其中，R1是a为O1A的长度，b为O1C的长度，θ为∠AO1C时所得圆弧半径值；R2是a为O2A的长度，b为O2D的长度，θ为∠AO2D时所得圆弧半径值；R3是a为O5E的长度，b为O5F的长度，θ为∠EO5F时所得圆弧半径值；R4是a为O8G的长度，b为O8B的长度，θ为∠GO8B时所得圆弧半径值；
并将各次测量计算值和平均值Rp进行比较，判定待测凸圆弧的圆弧度。
表1为根据本方法对不同凸圆弧进行检测和判定的数值表：
表1
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过几何计算步骤的引入，大大简化了现有技术中凸圆弧半径检测与圆弧度判定的方法，简化了过于复杂的设备，降低成本，非接触式测量，不会伤害产品表面；适用范围广，易操作，安全性高；检测精度高，效率高，非常适合在线检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。