【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车零部件测量，具体涉及一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装及检测方法。
技术介绍
1、转向节作为汽车底盘的重要部件，主要连接悬架、车桥及转向系统。前转向节的作用是传递并承受汽车前部载荷、支撑悬架和驱动车轮绕着主销轴转动，使汽车行驶、转向。
2、转向节在加工完成后需要对其进行检测，转向节的结构复杂，并且不同型号的转向节形状有所不同。常见的检测方法有两种：一是将转向节固定，使用专用检具，通过通止规插入转向节内来检测转向节是否合格，这种方法虽然操作简单，但精度不高，并且针对性较强，适用范围较小，并且不能对转向节所有尺寸进行测量。二是使用cmm三坐标测量机对转向节进行测量，转向节结构形状较为复杂，此方法测量的准确性和可靠性较高，并且可重复性好，可用于测量各种形状的工件。
3、在对单独转向节测量中，检测路径往往是根据检测人员的工作经验和检测习惯来确定的，并不考虑测量最优路径和最短时间问题。但是在产品实际生产过程中，测量时需保证室内温度以减小误差，更换工装夹具后以及班组交接班首件和末件都是需要严格检测，控制加工精度，从而确保本批次加工的零部件均为合格品，所以测量效率对测量成本有很大影响。
4、一般转向节在测量时，会将其直接放置在cmm测量台上进行检测，往往会导致转向节部分位置被遮挡，导致测头无法测量，测量过程中要不断变换测量姿态，使测量误差增大，影响测量效率。而现有的工装检具往往结构较为复杂，针对不同的转向节需设计不同的夹具和检测工具，耗时耗力。
技术实现思
1、鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术目的在于提供一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装及检测方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，包括三坐标测量机以及用于将转向节锁紧固定在三坐标测量机上的工件固定装置，三坐标测量机包括工作台，工作台上滑动设置移动桥架，移动桥架上滑动设置中央滑架，中央滑架的滑动方向与移动桥架的滑动方向垂直且均平行于水平面，中央滑架上竖直滑动设置z轴，z轴的端部设置测头，测头连接主机及控制系统。
3、进一步的，所述工件固定装置包括底座、设置在底座上的第一立柱、通过锁紧机构与第一立柱连接的第二立柱，第二立柱上设置由气缸驱动以固定转向节的涨紧机构；锁紧机构包括外锥套、设置于第一立柱上的内锥套，外锥套上设有内螺纹，内锥套上设有外螺纹，内锥套的端部设有四个锁紧爪，外螺纹延伸至锁紧爪，第二立柱插装在内锥套及第一立柱内且与第一立柱间隙配合，外锥套与内锥套螺纹连接，旋紧外锥套后，内锥套的锁紧爪夹紧第二立柱。
4、进一步的，所述涨紧机构包括固定在第二立柱上的定位板，定位板的一侧固定气缸，气缸的伸缩杆穿设至定位板的另一侧并与中间轴连接，定位板的另一侧围绕中间轴分布多个弧形涨紧块，弧形涨紧块通过滑块滑动设置在定位板上，弧形涨紧块的滑动轨迹延长线交汇于中间轴，弧形涨紧块的外表面为弧形、内侧铰接两个相互平行的连杆，连杆的另一端铰接在中间轴上。
5、进一步的，所述弧形涨紧块上设置用于与转向节的abs传感器安装孔配合定位的定位销。
6、一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，包括以下步骤：
7、步骤(1)：固定转向节的测量姿态：根据转向节尺寸大小，调节第二立柱到合适的高度后进行锁紧，将转向节固定在涨紧机构上，以使转向节各个部位都能被三坐标测量机测头测量到；
8、步骤(2)：建立测量坐标系：选取转向节的轴承安装凸台面为基准面，转向节大孔内与基准面距离为h的截面圆上均匀采集3个点，运用最小二乘法进行拟合，得到圆心a的坐标位置，此圆心a在基准面上的投影记为点o，连接记为x轴；在转向节控制臂连接孔任意截面圆上均匀采集3个点，使用最小二乘法进行拟合，得到圆心b的坐标位置，圆心b在基准面上的投影记为c，连接记为y轴；定义同时垂直x轴和y轴的直线为z轴；
9、步骤(3)：圆柱度公差值的测量：工件坐标系的xy平面与转向节大孔轴向相交，使用测量软件，令xy平面顺时针旋转，每旋转60°记录xy平面与转向节大孔的交线位置，共得到6条交线；使用测头分别在6条交线上各自均匀采取6个元素点，将测得的所有元素点投影到基准面上，在基准面上得到6簇点；利用测量软件对所有点进行拟合，得到6簇点的内接圆与外接圆，内接圆与外接圆的径向距离即为所要测的圆柱度公差值；
10、步骤(4)：路径规划：对所有待测孔进行编序，利用遗传算法规划得到各待测孔的测量序列，使测量路径最短；
11、步骤(5)：测量结果的评价：根据转向节设计图纸上形位公差的要求，在测量软件中设定所有圆孔直径和圆柱度误差范围，根据步骤(3)圆柱度的测量方法，按照步骤(4)的路径规划顺序对转向节所有待测孔进行测量，并对测量结果进行评价。
12、进一步的，步骤(2)中，基准面为转向节大孔端面所在面，与转向节大孔垂直。
13、进一步的，步骤(2)中，使用最小二乘法进行截面圆拟合，具体拟合方法为，令ri为截面圆任意测点的半径，αi为测点相角，有直角坐标(xi，yi)为：
14、
15、假设理想的圆心坐标为(x0，y0)，圆心半径为r，偏差目标函数为：
16、
17、则
18、可得近似最小二乘法值为：
19、
20、进一步的，步骤(3)中，xy平面与转向节大孔轴向相交形成6条交线，交线不得与涨紧机构的弧形涨紧块相干涉。
21、进一步的，步骤(4)中，在各个被测孔端面外侧一定距离处定义安全平面，设定每个待测孔的测量起始点为被测孔端面圆心在安全平面上的投影点，对被测孔进行局部特征测量后，返回到安全平面，再对下个待测孔进行测量。
22、进一步的，步骤(4)中，路径规划目标函数为：
23、
24、上式中，r＝(p1，p2，…，pn)，是所有测量孔的集合，表示(p1，p2，…，pn)中满足minf(r)的最终排序，表示测头从到测量孔所用的时间，计算公式如下：
25、
26、上式中，表示测头从测量孔起始点到测量孔起始点的移动距离，表示测头从测量孔起始点到测量孔起始点的偏转角度，v为测头移动速度，ω为测头旋转速度。
27、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
28、(1)使用锁紧机构与可变直径的涨紧机构相结合来固定转向节，操作简单，可适用于不同型号的转向节，使用范围广；
29、(2)若将转向节直接放置在cmm测量台上，则会有部分待测量元素被遮挡，需要多次调整转向节的测量姿态，费时费力；本专利技术的检测工装可以很好的解决这一问题，使用可变直径涨紧机构固定转向节，操作简单，且适用于不同型号的转向节，实现一次装夹，多次测量，提高测量效率；
30、(3)通过遗传算法规划出测量转向节的最优路径，实现自动测量，可有效降低测量成本，提高测量速度；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：包括三坐标测量机以及用于将转向节锁紧固定在三坐标测量机上的工件固定装置，三坐标测量机包括工作台，工作台上滑动设置移动桥架，移动桥架上滑动设置中央滑架，中央滑架的滑动方向与移动桥架的滑动方向垂直且均平行于水平面，中央滑架上竖直滑动设置Z轴，Z轴的端部设置测头，测头连接主机及控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：所述工件固定装置包括底座、设置在底座上的第一立柱、通过锁紧机构与第一立柱连接的第二立柱，第二立柱上设置由气缸驱动以固定转向节的涨紧机构；锁紧机构包括外锥套、设置于第一立柱上的内锥套，外锥套上设有内螺纹，内锥套上设有外螺纹，内锥套的端部设有四个锁紧爪，外螺纹延伸至锁紧爪，第二立柱插装在内锥套及第一立柱内且与第一立柱间隙配合，外锥套与内锥套螺纹连接，旋紧外锥套后，内锥套的锁紧爪夹紧第二立柱。
3.根据权利要求2所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：所述涨紧机构包括固定在第二立柱上的定位板，定位板的一侧固定气缸，气缸的伸缩杆穿设
4.根据权利要求3所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：所述弧形涨紧块上设置用于与转向节的ABS传感器安装孔配合定位的定位销。
5.一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：步骤(2)中，基准面为转向节大孔端面所在面，与转向节大孔垂直。
7.根据权利要求5所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：步骤(2)中，使用最小二乘法进行截面圆拟合，具体拟合方法为，令Ri为截面圆任意测点的半径，αi为测点相角，有直角坐标(Xi，Yi)为：
8.根据权利要求5所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：步骤(3)中，XY平面与转向节大孔轴向相交形成6条交线，交线不得与涨紧机构的弧形涨紧块相干涉。
9.根据权利要求5所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：步骤(4)中，在各个被测孔端面外侧一定距离处定义安全平面，设定每个待测孔的测量起始点为被测孔端面圆心在安全平面上的投影点，对被测孔进行局部特征测量后，返回到安全平面，再对下个待测孔进行测量。
10.根据权利要求5所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测方法，其特征在于：步骤(4)中，路径规划目标函数为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：包括三坐标测量机以及用于将转向节锁紧固定在三坐标测量机上的工件固定装置，三坐标测量机包括工作台，工作台上滑动设置移动桥架，移动桥架上滑动设置中央滑架，中央滑架的滑动方向与移动桥架的滑动方向垂直且均平行于水平面，中央滑架上竖直滑动设置z轴，z轴的端部设置测头，测头连接主机及控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：所述工件固定装置包括底座、设置在底座上的第一立柱、通过锁紧机构与第一立柱连接的第二立柱，第二立柱上设置由气缸驱动以固定转向节的涨紧机构；锁紧机构包括外锥套、设置于第一立柱上的内锥套，外锥套上设有内螺纹，内锥套上设有外螺纹，内锥套的端部设有四个锁紧爪，外螺纹延伸至锁紧爪，第二立柱插装在内锥套及第一立柱内且与第一立柱间隙配合，外锥套与内锥套螺纹连接，旋紧外锥套后，内锥套的锁紧爪夹紧第二立柱。
3.根据权利要求2所述的一种基于坐标测量的转向节形位公差检测工装，其特征在于：所述涨紧机构包括固定在第二立柱上的定位板，定位板的一侧固定气缸，气缸的伸缩杆穿设至定位板的另一侧并与中间轴连接，定位板的另一侧围绕中间轴分布多个弧形涨紧块，弧形涨紧块通过滑块滑动设置在定位板上，弧形涨紧块的滑动轨迹延长线交汇于中间轴，弧形涨紧块的外表面为弧形、内侧铰接两个相互平行的连杆，连杆的另一端铰接在中间轴上...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘为民，张玉卓，孔宁宁，侯森，时可可，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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