沈陽自動化所高精密測量技術取得新突破

　　【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院沈陽自動化研究所智能檢測與裝備研究室IDE團隊在國家重點研發計劃項目的支持下，經過艱苦攻關，創新性提出了高負載大可變量程的大型圓柱度測量新方法，并依此方法研發了大型圓柱度測量儀。
 

大型零件圓柱度測量儀樣機
 

　　圓柱度是精密回轉類零件重要的精度指標之一。目前，圓柱度測量儀大多通過接觸式傳感器獲取被測目標信息，采用精密轉臺回轉的方式實現測量，如英國Talyrond公司研制的最大測量直徑達1.6米的1600型圓柱度測量儀。接觸式傳感器的可形變量極小，在圓柱度測前定心調整過程中，大偏心距累積的運動定位誤差極易超出傳感器的極限行程而造成傳感器損壞。受被測對象的尺寸、重量及高精密轉臺的制造技術等因素的影響，過大的載荷將嚴重影響精密軸系的回轉精度，所產生的隨機誤差難以通過算法有效補償，無法滿足大型工件的高精度測量需求。對于直徑超過2米的大型軸承套圈，由于零件尺寸巨大、圓柱度測量精度要求高以及測量環境的局限性，現有的接觸式傳感器與轉臺回轉的測量方式難以滿足其測量要求。因此，亟需研究針對大型回轉類零件圓柱度的現場快速精密測量方法及相應的評定技術。
 

　　沈陽自動化所智能檢測與裝備研究室IDE團隊提出的高負載大可變量程的大型圓柱度測量新方法采用具有精密、隔震等特性的氣浮驅動技術，配合精密耦件，通過測前快速自適應偏置調整技術實現工件測前自動定心，采用精密測頭回轉的方式快速獲取有效測量信息。在測量原理方面，提出了更完善的圓柱度測量模型及誤差分離算法，測前定心與實際測量采用分立的運動控制系統，既解決了大型工件的載荷問題，又能夠通過模型參數擬合的方式實現偏心、測量線偏置、被測圓柱軸傾斜等誤差的精準分離；測量系統采用對稱式雙測頭測量方案，綜合了非接觸式位移傳感器安全、柔性的特點與接觸式位移傳感器精密、可靠的特性。本方法的提出突破了傳統測量方法在大型圓柱度測量過程中的局限性，實現了大型回轉類零件圓柱度測前自適應偏置調整和現場快速精密測量。
 

　　目前，該研發團隊已完成大型圓柱度測量儀原理樣機的研發工作，并在《光學精密工程》《中國激光》等高質量期刊發表相關論文2篇，申請發明專利4項。經過國家權威計量專家及天津計量院的檢定，大型圓柱度測量儀樣機的回轉精度為42.6nm，Z向導軌精度139nm/100mm，最大測量直徑為2500mm，且其測量范圍可根據使用需求進一步拓展。這意味著該原理樣機的核心技術指標已達到國內領先、國際先進水平。
 

　　本項目的實施將進一步夯實我國大型軸承及以大型軸承為核心基礎部件的高端裝備的制造技術基礎，填補直徑大于2米的大型軸承圓柱度測量儀的國內空白，掌握大型圓柱度測量儀的核心技術，提高軸承及相關行業的自主創新能力，為我國高鐵、風電和高檔數控機床等高端裝備制造業的進一步發展提供保障能力，對我國從制造大國邁向制造強國，具有重要的現實意義和巨大的社會經濟效益。