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便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置的研究

黄雷 窦艳红 王硕 关维琦 张博 张进

黄雷,窦艳红,王硕,等. 便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置的研究[J]. 计量科学与技术,2022, 66(12): 36-40 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0596
引用本文: 黄雷,窦艳红,王硕,等. 便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置的研究[J]. 计量科学与技术,2022, 66(12): 36-40 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0596
HUANG Lei, DOU Yanhong, WANG Shuo, GUAN Weiqi, ZHANG Bo, ZHANG Jin. Research on Portable Scratch Detection Device for Axis Curved Surface of White Light Confocal Wheel[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(12): 36-40. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0596
Citation: HUANG Lei, DOU Yanhong, WANG Shuo, GUAN Weiqi, ZHANG Bo, ZHANG Jin. Research on Portable Scratch Detection Device for Axis Curved Surface of White Light Confocal Wheel[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(12): 36-40. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0596

便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置的研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0596
基金项目: 中央引导地方科技发展基金吉林省基础研究专项(202002059JC)。
详细信息
    作者简介:

    黄雷(1982-),吉林省计量科学研究院高级工程师,研究方向:几何量计量,邮箱:93768351@qq.com

Research on Portable Scratch Detection Device for Axis Curved Surface of White Light Confocal Wheel

  • 摘要: 为解决机车轮轴检修过程中划痕深度检测难题,基于轮轴金属表面动态曝光补偿方法和划痕区域补偿算法,对共聚焦传感器、便携式位移滑台和控制系统进行系统化和集约化设计,设计了一种便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置,实现了轮轴曲面划痕的现场检测。动态调光实验结果表明,该装置测量金属反射面的精度可达到±1.8 μm;采用标准单刻线样板进行了精度验证实验,示值误差最大值为−2.3 μm。
  • 图  1  白光共聚焦传感器测量原理

    Figure  1.  Measurement principle of white light confocal sensor

    图  2  系统结构图

    注:1.共聚焦传感器;2.位移滑台;3.快速定位夹具;4.被测圆轴;5.精密连接夹具;6.集成控制器;7.控制电脑

    Figure  2.  System structure diagram

    图  3  正常光强状态1分析图

    Figure  3.  Analysis diagram of normal light intensity state 1

    图  4  正常光强状态2分析图

    Figure  4.  Analysis diagram of normal light intensity state 2

    图  5  饱和光强分析图

    Figure  5.  Analysis diagram of saturated light intensity

    图  6  弱光分析图

    Figure  6.  Analysis diagram of low light

    图  7  划痕精度验证结果

    Figure  7.  Scratch accuracy verification results

    图  8  白光共聚焦轮轴曲面划痕现场检测图

    Figure  8.  Field detection of scratches on the surface of white light confocal wheel shaft

    表  1  白光共聚焦位移传感器不同采样频率下对金属表面精度测试结果

    Table  1.   Precision test of white light confocal displacement sensor on metal surface under different sampling frequencies

    标称值/μm误差值/μm
    0.5 kHz1 kHz2 kHz
    0000
    50−0.6−1.5−1.1
    100−0.8−1.2−1.4
    200−0.9−2.0−3.2
    300−1.1−5.1−7.2
    400−2.2−1.2−10.7
    500 2.5−1.4−12.3
    600 3.1−1.9−15.7
    700 3.4−1.0−17.4
    800 2.8−0.9−12.3
    900 1.8−1.7−6.3
    1000 1.2−1.8−5.5
    1100 1.4−5.0 2.3
    1196 1.0−3.0 1.9
    下载: 导出CSV

    表  2  白光共聚焦位移传感器采用动态曝光补偿方法精度测试结果

    Table  2.   Accuracy test of white light confocal displacement sensor using dynamic exposure compensation method

    标称值/μm误差值/μm采样频率
    001 kHz
    50−0.3
    100−0.4
    200−0.3
    300−0.2
    400−1.0
    500 0.2
    600 0.3
    700 0.10.5 kHz
    800−0.2
    900−0.2
    1000−1.1
    1100−1.5
    1196−1.8
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-19
  • 录用日期:  2021-11-19
  • 网络出版日期:  2022-12-14
  • 刊出日期:  2022-12-18

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