风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法
阅读说明：本技术 风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法 (Wind power yaw and pitch bearing raceway processing section measuring device, system and method ) 是由 李庆达 林国福 王艳芹 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于风电设备测量技术领域,公开了一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法,基面数据测量模块,用于使2D位移传感器沿L向向下移动,检测到基面数据,基面数据保存；自动校准模块,用于实现测量系统自动校准；截面形状数据测量模块,用于接收到2D位移传感器停止测量信号,过预设工件高度数据,自动对测量数据的起点和终点进行修正,生成测量所得截面形状数据；数据拟合模块,用于拟合所测得的滚道数据,显示与理想状态下滚道截面形状比对各项数据值。本发明提高了测量准确性,排查了人为因素干扰；操作简便,减轻了劳动强度；测量灵活,可随意移动；实现自动判断产品合格与否。(The invention belongs to the technical field of wind power equipment measurement, and discloses a device, a system and a method for measuring a processing section of a wind power yaw and pitch bearing raceway, wherein a datum plane data measurement module is used for enabling a 2D displacement sensor to move downwards along the L direction, detecting datum plane data and storing the datum plane data; the automatic calibration module is used for realizing automatic calibration of the measurement system; the cross section shape data measuring module is used for receiving a measuring stopping signal of the 2D displacement sensor, automatically correcting a starting point and an end point of measuring data through preset workpiece height data and generating cross section shape data obtained through measurement; and the data fitting module is used for fitting the measured raceway data and displaying various data values compared with the section shape of the raceway in an ideal state. The invention improves the measurement accuracy and eliminates the interference of human factors; the operation is simple and convenient, and the labor intensity is reduced; the measurement is flexible and can be moved randomly; and the automatic judgment of whether the product is qualified or not is realized.)
技术领域
本发明属于风电设备测量技术领域，尤其涉及一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：经检索发现杨旭东等在《轴承》[2007.4]上发表了题为“一种新型滚动轴承表面形貌测量仪”的文章。该文介绍了一种新型的滚动轴承表面形貌测量仪，它采用一种全新的能越过零件表面的二维位移传感器和垂直扫描三维工作台组成一个闭环控制系统，将传统的触针移动扫描方式改变为工作台移动扫描方式。但该装置采用的测量器件也已接触式为主，所测量只是中小型轴承，无法实现大型轴承轮廓的测量。目前我国风电行业步入高速发展阶段，发电风机行业供应链日趋成熟。对于风电风机重要的部件，偏航、变桨轴承的需求量也逐步提高。客户对产品质量要求也不断在升高。轴承套圈滚道的加工质量，直接影响偏航、变桨轴承的可靠性。现行滚道加工方式为大型数控立车居多，技术较为成熟。目前行业通用的滚道加工质量检验方法分为两种。一种为采用曲率极限样板以光隙法检验，该方法应用普遍。此方法缺点在于由于样板属于计数型量具，故无法准确读出数值。且测量结果受人为因素影响较多，且无法准确读数。另一种是采用先进的特大型龙门三坐标测量仪检验。该方法较为先进，测量精度高，操作简单。此方法缺点在于符合偏航、变桨轴承(以下简称风电轴承)外形尺寸检测要求的特大型三坐标测量仪价格比较昂贵，绝大部分厂商无力承受。因此研制一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面形状测量装置是涉足风电设备生产企业的当务之急。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有滚道截面加工尺寸的测量方式现存在测量结果容易受人为因素影响，读数准确度低，测量误差大，测量精度不能满足工件测量要求。
解决上述技术问题的难度：。或测量设备比较昂贵，厂家无力承受。该测量方法的意义在于利用少量的资源对偏航、变桨轴承滚道面的准确测量，该测量装置的普及性极高。
解决上述技术问题的意义：可以促进整个风电轴承行业测量技术的提高，从而达到提高产品质量，提升国内产品在国际、国内的竞争力，促进行业优质发展的重要意义
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法。
本发明是这样实现的，一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统，所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统包括：
基面数据测量模块，用于使2D位移传感器沿L向向下移动，检测到基面数据，基面数据保存；
自动校准模块，用于实现测量系统自动校准；
截面形状数据测量模块，用于接收到2D位移传感器停止测量信号，过预设工件高度数据，自动对测量数据的起点和终点进行修正，生成测量所得截面形状数据；
数据拟合模块，用于拟合所测得的滚道数据，显示与理想状态下滚道截面形状比对各项数据值，得出滚道半径，油沟半径，滚道半径轴向偏移量，滚道半径径向偏移量，滚道中心据基面尺寸，两滚道中心距及滚道加工圆度公差值。
进一步，所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统还包括：PLC控制器；
PLC控制器接收到2D位移传感器停止测量信号后，过预设工件高度数据，自动对测量数据的起点和终点进行修正，生成测量所得截面形状B1。
进一步，所述PLC控制器自动拟合所测得的滚道数据，在显示屏上显示与理想状态下滚道截面形状比对各项数据值。
本发明的另一目的在于提供一种运行所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法，所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法包括：
第一步，D位移传感器匀速沿L向向下移动，检测到基面A数据后，PLC控制器发出蜂鸣声，伺服电机停止移动，显示屏显示捕捉到基面A数据后，测量系统自动校准，继续进行测量截面形状B；
第二步，按下继续键，2D位移传感器继续匀速沿L向向下移动，基面A为基准进行数据扫描记录；
第三步，当滑块移动到限位块位置时，移动机构停止移动，2D位移传感器停止记录数据；PLC控制器接收到2D位移传感器停止测量信号后，将扫描得到的点列距离数据通过数据采集模块传输到数据处理模块，数据处理模块结合传感器在竖直方向的上下运动的距离数据，得到扫描电的执教坐标，进而实现轴承轮廓的二维重建，得到待测轴承界面轮廓形状B1及尺寸参数、并与标准图纸比较，获得轴承截面轮廓的形状偏差；
第四步，以若干角度旋转工件工作台，每次旋转后重复第一步-第三步，测量轴承若干截面处的轮廓，得到轴承若干出的轮廓形状及尺寸参数。
进一步，所述第四步得出下列精确数值包括滚道半径R1、R2，油沟半径R3，滚道半径轴向偏移量L1/L1’，L2/L2’，滚道半径R1径向偏移量L3/L3’，滚道中心据基面尺寸L4，两滚道中心距L5及滚道加工圆度公差值E。
进一步，所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法还包括：
(1)以PLC控制器执行测量程序，从伺服电机推动滑块沿导向柱进行竖直运动，使2D位移传感器进行测量动作；
(2)2D位移传感器的方向被控制，并且利用移动机构进行竖直移动，从而以A面为基准，测量截面形状B、滚道中心距基面距C，两滚道中心距D；
(3)作为被测量被测工件，A面为基准面，即测量起始点；
(4)先将被测工件置于水平工作台上，并用垫块找正；
(5)将移动机构置于水平工作台上，据被测工件水平距离200-300mm；
(6)控制伺服电机使滑块沿竖直移动至上定点；
(7)调整2D位移传感器水平。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置，所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置包括：伺服电机、传感器支架、2D位移传感器、移动机构、PLC控制器、显示屏、被测工件、垫块、水平工作台；
水平工作台自左往右依次放置有垫块，移动机构，PLC控制器；垫块上放置有被测工件；显示屏嵌装在PLC控制器上；
移动机构上安装有伺服电机、传感器支架、2D位移传感器，传感器支架与2D位移传感器连接。
进一步，所述传感器支架包括第一传感器支架管、第一固定夹，第一固定夹固定在第一传感器支架管上。
进一步，所述2D位移传感器通过树脂连接块、第二传感器支架管、第二固定夹与移动机构连接；
所述移动机构包括：上盖板、滑块、导向柱、限位块、底板；
上盖板通过导向柱与底板连接，滑块固定在导向柱上，限位块安装在导向柱的底端。
本发明的另一目的在于提供一种所述风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统在风电风机部件加工质量测定中的应用。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明克服了现有滚道截面加工尺寸的测量方式现存在测量结果容易受人为因素影响，读数准确度低的问题。本发明采用高精度2D位移传感器测量滚道截面形状，通过激光探头测量和记录下被测滚道截面数据，经处理装置处理后生成被测物体的坐标，处理完成后得到实际被测滚道截面轮廓，与预设处理器内部截面数据相匹配、比较，进而去除无效测量区间数据，(只保留预设测量区间的数据)得出偏差范围曲线。
本发明更直观的判断零件加工是否合格。测量精度为10μm，完全满足目前加工所需精度。该装置为自动测量装置。本发明提高了测量准确性，排查了人为因素干扰；操作简便，减轻了劳动强度减少了人工检测在风电轴承检测工序的占比较采用该装置之前下降了15％，测量精准率提升38％，检测效率提升20％；测量灵活，可随意移动；实现自动判断产品合格与否。
附图说明
图1是本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第一传感器支架管、第一固定夹的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第一固定夹的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的树脂连接块、第二传感器支架管、第二固定夹的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的上盖板、滑块、导向柱的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的测量截面形状示意图；
图9是本发明实施例提供的滚道截面形状各项数据值示意图；
图中：1、基面数据测量模块；2、自动校准模块；3、截面形状数据测量模块；4、数据拟合模块；5、伺服电机；6、传感器支架；7、2D位移传感器；8、移动机构；9、PLC控制器；10、显示屏；11、第一传感器支架管；12、第一固定夹；13、树脂连接块；14、第二传感器支架管；15、第二固定夹；16、上盖板；17、滑块；18、导向柱；19、限位块；20、底板；21、被测工件；22、垫块；23、水平工作台。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置、系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量系统包括：
基面数据测量模块1，用于使2D位移传感器沿L向向下移动，检测到基面数据，基面数据保存。
自动校准模块2，用于实现测量系统自动校准。
截面形状数据测量模块3，用于接收到2D位移传感器停止测量信号，过预设工件高度数据，自动对测量数据的起点和终点进行修正，生成测量所得截面形状数据。
数据拟合模块4，用于拟合所测得的滚道数据，显示与理想状态下滚道截面形状比对各项数据值，得出滚道半径，油沟半径，滚道半径轴向偏移量，滚道半径径向偏移量，滚道中心据基面尺寸，两滚道中心距及滚道加工圆度公差值。
如图2所示，本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法包括以下步骤：
S201：D位移传感器匀速沿L向向下移动，检测到基面A数据后，PLC控制器发出蜂鸣声，伺服电机停止移动，显示屏显示捕捉到基面A数据后，测量系统自动校准，继续进行测量截面形状B；
S202：按下继续键，2D位移传感器继续匀速沿L向向下移动，基面A为基准进行数据扫描记录；
S203：当滑块移动到限位块位置时，移动机构停止移动，2D位移传感器停止记录数据；PLC控制器接收到2D位移传感器停止测量信号后，将扫描得到的点列距离数据通过数据采集模块传输到数据处理模块，数据处理模块结合传感器在竖直方向的上下运动的距离数据，得到扫描电的执教坐标，进而实现轴承轮廓的二维重建，得到待测轴承界面轮廓形状B1及尺寸参数、并与标准图纸比较，获得轴承截面轮廓的形状偏差；
S204：以若干角度旋转工件工作台，每次旋转后重复S201-S203，测量轴承若干截面处的轮廓，得到轴承若干出的轮廓形状及尺寸参数。得出下列精确数值包括滚道半径R1、R2，油沟半径R3，滚道半径轴向偏移量L1/L1’，L2/L2’，滚道半径R1径向偏移量L3/L3’，滚道中心据基面尺寸L4，两滚道中心距L5及滚道加工圆度公差值E。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图3-图7所示，本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量装置包括：伺服电机5、传感器支架6、2D位移传感器7、移动机构8、PLC控制器9、显示屏10、第一传感器支架管11、第一固定夹12、树脂连接块13、第二传感器支架管14、第二固定夹15、上盖板16、滑块17、导向柱18、限位块19、底板20、被测工件21、垫块22、水平工作台23。
水平工作台23自左往右依次放置有垫块22，移动机构8，PLC控制器9；垫块22上放置有被测工件21；显示屏10嵌装在PLC控制器9上。
移动机构8上安装有伺服电机5、传感器支架6、2D位移传感器7，传感器支架6与2D位移传感器7连接。
传感器支架6包括第一传感器支架管11、第一固定夹12，第一固定夹12固定在第一传感器支架管11上。
2D位移传感器7通过树脂连接块13、第二传感器支架管14、第二固定夹15与移动机构8连接。
移动机构8包括：上盖板16、滑块17、导向柱18、限位块19、底板20；上盖板16通过导向柱18与底板20连接，滑块17固定在导向柱18上，限位块19安装在导向柱18的底端。
本发明实施例提供的风电偏航、变桨轴承滚道加工截面测量方法具体包括以下步骤：
第一步，以PLC控制器9执行测量程序，从伺服电机5推动滑块17沿导向柱18进行竖直(L向)运动。从而使2D位移传感器7进行测量动作。
第二步，2D位移传感器7的方向被控制，并且利用移动机构8进行竖直(L向)移动，从而以A面为基准，测量截面形状B(图8，加粗黑线处形状。其中包括滚道半径，油沟半径，)、滚道中心距基面距C，两滚道中心距D。
第三步，在图8中，作为被测量被测工件21，A面为基准面，即测量起始点。黑线加粗部分为被测截面部分，被测部位为连续曲面。
第四步，先将被测工件21置于水平工作台23上，并用垫块22找正。
第五步，将移动机构8置于水平工作台上，据被测工件21水平距离200-300mm。
第六步，控制伺服电机5使滑块17沿竖直(L向)移动至上定点。
第七步，调整2D位移传感器7使其水平。
第八步，完成上述操作后，控制伺服电机5，移动2D位移传感器7进行具体测量。
第九步，首先为了测量基面A数据，使探头匀速沿(L向)向下移动，检测到基面A数据后，PLC控制器9发出蜂鸣声，伺服电机5停止移动，显示屏10显示捕捉到基面A数据后，测量系统自动校准，即可进行下部测量。可按继续键，继续进行测量截面形状B。
第十步，按下继续键，2D位移传感器7继续匀速沿(L向)向下移动，并已基面A为基准进行数据记录。
第十一步，当滑块17移动到限位块19位置时，移动机构8停止移动。2D位移传感器7停止记录数据。PLC控制器9通接收到2D位移传感器7停止测量信号后，过预设工件高度数据，自动对测量数据的起点和终点进行修正。然后生成测量所得截面形状B1。
由于偏航、变桨轴承套圈尺寸较大，按标准要求可取圆周4个位置滚道截面形状即可。
第十二步，最后通过PLC控制器(数据处理装置)9，自动拟合所测得的滚道数据，在显示屏10上显示与理想状态下滚道截面形状比对各项数据值(见图9)，得出下列精确数值包括滚道半径R1、R2，油沟半径R3，滚道半径轴向偏移量L1/L1’，L2/L2’，滚道半径R1径向偏移量L3/L3’，滚道中心据基面尺寸L4，两滚道中心距L5及滚道加工圆度公差值E。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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