基于滚轮法的便携式大直径测量仪设计

黄　磊，向中凡，李　科，彭　韬

(西华大学机械工程与自动化学院，四川成都　610039)

0　引言

大直径圆柱零件(500 mm以上)尺寸的可在线测量是大型机械零件加工中存在的难题之一，其应用的主要测量方法有：滚轮法、标志法、弦高弓长法、围绕法、经纬仪法、激光测量等[1]。目前，基于弦高弓长法、经纬仪法、激光测量等的测量仪在测量过程中往往显得笨重、操作复杂且设备昂贵。滚轮法是大直径测量常用的方法之一。滚轮法测量大直径具有体积小、操作方便、工作效率高及可在线动态测量等优点。但是滚轮法大直径测量存在测量精度不高的缺陷，主要原因有：滚轮的相对滑动，温度的变化影响，测头的安装位置误差、接触变形和圆光栅测角精度等因素都影响测量精度。在总结以上方法的基础上，针对滚轮法测量的缺点，设计了一种具有新的测量结构和控制方法的大直径便携式测量仪。

1　滚轮法测量原理

滚轮法利用滚轮沿着工件表面做纯滚动运动来测量工件直径。如图1所示，设工件直径为D，滚轮直径为d，工件转过N周小滚轮转过n周，可得关系式：

(1)

式中：N为被测工件的转数；n为滚轮的转数

被测量直径D取决于滚轮直径d和n/N的比值，小滚轮d是已经预知的。所以只要能精确地测量出转数比n/N，就可以求出工件直径D．

图1　滚轮法测量原理图

2　设备测量原理及结构特点

如图2所示，测量仪采用双滚轮结构，滚轮固定在滚轮轴，通过销成为刚性连接，在轴两端采用角接触球轴承，减小摩擦。……