專利名稱：利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法。
背景技術(shù)：
榫槽輪廓度的檢測方法一般為光學(xué)投影法和三坐標(biāo)測量機(jī)檢測方法，利用這兩種方法具有較大局限性。光學(xué)投影方法檢測榫槽輪廓度集中在直線結(jié)構(gòu)榫槽，針對(duì)圓弧結(jié)構(gòu)榫槽或其他光線無法經(jīng)過的部位的檢測無法實(shí)現(xiàn)，且由于榫槽加工過程中諸多無法克服的難題導(dǎo)致榫槽進(jìn)出口尺寸不一致，因此檢測結(jié)果僅僅顯示實(shí)體較大部位的結(jié)果，檢測結(jié)果存在誤差。利用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行檢測的方法對(duì)測量機(jī)構(gòu)的要求較高，首先，檢測榫槽截面 輪廓需要使用連續(xù)觸測測量頭，能夠滿足使用要求的測頭售價(jià)一般達(dá)到百萬元人民幣，整臺(tái)測量機(jī)售價(jià)更是驚人，一般達(dá)到數(shù)百萬人民幣；其次，傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)無法實(shí)現(xiàn)在線檢測，對(duì)于榫槽加工來講，不能實(shí)現(xiàn)在線測量就意味著加工無法正常進(jìn)行；最后，檢測時(shí)間長，檢測必須根據(jù)測頭結(jié)構(gòu)來分段進(jìn)行，這樣的檢測成本過高，且數(shù)據(jù)處理難度過大，因?yàn)槿鴺?biāo)測量方法無法直接獲得零件單一輪廓評(píng)價(jià)結(jié)論，只能通過復(fù)雜的位置度誤差排除過程來分解形狀誤差和位置誤差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，以達(dá)到提高檢測速、實(shí)現(xiàn)在線檢測和降低檢測成本的目的。一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，該方法采用二維測量機(jī)，并在所述的二維測量機(jī)上設(shè)置有光柵尺，球形測頭接觸被測截面，并通過光柵尺采集球形測頭的位置信息，包括以下步驟步驟I、根據(jù)被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針；步驟2、采用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)測頭進(jìn)行校準(zhǔn)確定出基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準(zhǔn)點(diǎn)確定出測桿偏距；步驟3、安裝二維測量機(jī)，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號(hào)；步驟4、啟動(dòng)二維測量機(jī)，將測頭移動(dòng)到測量起始部位，即檢測起點(diǎn)；步驟5、推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述的被測點(diǎn)之間的距離為一個(gè)測量步長，推動(dòng)至被測榫槽中心點(diǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)測頭方向；步驟6、將采集的被測點(diǎn)數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換得到零件實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)；步驟7、對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行降噪處理，即手工或自動(dòng)去掉錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)點(diǎn)；步驟8、將實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工件輪廓的實(shí)際測量圖形，將上述工件輪廓的實(shí)際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實(shí)際測量圖形在公差帶內(nèi)，則工件合格。步驟5所述的被測點(diǎn)之間的距離為一個(gè)測量步長范圍為O. 02mm O. 2mm。
步驟5中所述的推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中推動(dòng)方向始終從左向右或者從右向左。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，根據(jù)被測零件的結(jié)構(gòu)選擇測頭及測桿，以達(dá)到通用性，克服某些諸如圓弧形狀榫槽等特殊結(jié)構(gòu)零件應(yīng)用傳統(tǒng)光學(xué)投影法無法進(jìn)行檢測的問題；該測量方法可實(shí)現(xiàn)在線邊加工邊測量過程，檢測時(shí)間短，操作過程簡單。


圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例的整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-測頭；2_橫向光柵尺；3_橫向?qū)к墸?_縱向光柵尺；5_縱向?qū)к墸?圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法流程圖；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的被測點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為零件實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)方法示意圖；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的檢測結(jié)果示意圖；圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的檢測結(jié)果中A處的放大示意圖。其中線6和9之間區(qū)域-零件理論公差帶；線7-實(shí)際數(shù)據(jù)；線8-理論數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步說明。一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，如圖I所示，該方法采用二維測量機(jī)，并在所述的二維測量機(jī)的橫向?qū)к?上設(shè)置有橫向光柵尺2，縱向?qū)к?上設(shè)置有縱向光柵尺4，球形測頭I接觸被測截面，并通過光柵尺采集球形測頭的位置信息，本發(fā)明實(shí)施例中，二維測量機(jī)型號(hào)為SCM_0001，光柵尺選擇海德漢品牌的開放式光柵尺。具體步驟如圖2所示，包括步驟I、根據(jù)被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針；本發(fā)明實(shí)施例中，選擇紅寶石球形測頭，測頭大小根據(jù)被測零件的被測部位形狀來選擇，測桿形狀根據(jù)零件的可達(dá)性進(jìn)行設(shè)計(jì)。步驟2、采用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)測頭進(jìn)行校準(zhǔn)確定出基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準(zhǔn)點(diǎn)確定出測桿偏距；該裝置在使用之前，將計(jì)數(shù)器清零，在零件基準(zhǔn)點(diǎn)位置清零，本發(fā)明實(shí)施例中的基準(zhǔn)點(diǎn)所取位置為零件圓周與過槽中心點(diǎn)垂直于圓周的直線的交點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件的相對(duì)位置關(guān)系與被測零件相對(duì)測量機(jī)定位基準(zhǔn)相一致，并確定基準(zhǔn)表面，本發(fā)明實(shí)施例的基準(zhǔn)平面即為被測榫槽內(nèi)槽中心點(diǎn)所在平面，將測頭放在基準(zhǔn)表面并進(jìn)行清零使得測量系統(tǒng)的零點(diǎn)置于零件基準(zhǔn)點(diǎn)上。因?yàn)殚静坌螤顧z測需要翻轉(zhuǎn)測針，紅寶石球新的位置同翻轉(zhuǎn)點(diǎn)具有偏距，偏距確定的方法根據(jù)測量已知的槽寬、紅寶石球的尺寸和測桿安裝基準(zhǔn)點(diǎn)位移數(shù)值計(jì)算得出。步驟3、安裝測量機(jī)，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號(hào)；步驟4、啟動(dòng)裝置，將測頭移動(dòng)到測量起始部位，即檢測起點(diǎn)；步驟5、推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述的被測點(diǎn)之間的距離為一個(gè)測量步長，推動(dòng)至被測榫槽中心點(diǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)測頭方向；其中，按計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)來觸發(fā)點(diǎn)位記錄，這樣就相當(dāng)于按照被測步長來記錄測量時(shí)候的數(shù)據(jù)；所述的步長范圍為O. 02mm O. 2mm ;所述的推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中推動(dòng)方向始終從左向右或者從右向左，不可折返推動(dòng)采集數(shù)據(jù)。步驟6、將采集的被測點(diǎn)數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換得到零件實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)；本發(fā)明實(shí)施例中，完成測量后，按照規(guī)則將數(shù)據(jù)賦值給一個(gè)二維數(shù)組，其數(shù)組的每行的第一列存儲(chǔ)橫向光柵數(shù)據(jù)(X軸)，第二列存縱向的(Z軸)，這樣數(shù)組每行就是一個(gè)點(diǎn)位。紅寶石球心的位置是與測桿安裝基準(zhǔn)點(diǎn)具有固定的坐標(biāo)位置關(guān)系，當(dāng)測頭的紅寶石球接觸零件時(shí)，按照較短的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，即根據(jù)一定的步長，所述的步長范圍
為O. 02mm O. 2mm,即獲得一組球心位置數(shù)據(jù)，按照每兩個(gè)相鄰球心數(shù)據(jù)點(diǎn)位計(jì)算出一個(gè)實(shí)際零件輪廓點(diǎn)位，該點(diǎn)位與兩個(gè)相鄰點(diǎn)連線之間的距離為一倍球半徑，并與上述兩個(gè)相鄰點(diǎn)距離相等，即通過兩點(diǎn)中點(diǎn)并垂直于兩點(diǎn)連線，距離一倍球半徑，本發(fā)明實(shí)施例中具體計(jì)算過程如圖3所示，i點(diǎn)到i+Ι點(diǎn)的向量(X0，Y0)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度后有X1=Y0，Yl=-XO,根據(jù)測頭采集數(shù)據(jù)的移動(dòng)方向，確定垂直的分量只有-90旋轉(zhuǎn)，所求的零件表面的橫向坐標(biāo)數(shù)值等于測量點(diǎn)按照平移方向偏移一倍的測頭半徑，r是測頭半徑的模長。本發(fā)明實(shí)施例中，橫向特性可能由于安裝和加工誤差影響檢測準(zhǔn)確性，但縱向誤差較小，計(jì)算時(shí)通過求平均值的方法克服橫向誤差影響，因此可以計(jì)算出榫槽中心距；榫槽工作面上距離中心一定寬度處兩側(cè)各有一個(gè)點(diǎn)位代表該處的中心距，兩個(gè)數(shù)值平均值就是榫槽實(shí)際中心距離，前提是榫槽工作面與軸線的實(shí)際角度相等，這是由成型刀具保證的，差別非常小；步驟7、對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行降噪處理，即手工或自動(dòng)去掉明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)點(diǎn)；步驟8、將實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工件輪廓的實(shí)際測量圖形，將上述工件輪廓的實(shí)際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實(shí)際測量圖形在公差帶內(nèi)，則工件合格。將理論和實(shí)際數(shù)據(jù)繪制到計(jì)算機(jī)屏幕上，本發(fā)明實(shí)施例中采用AUTOCAD中連續(xù)畫線指令，直接將檢測結(jié)果畫出，并且使用已經(jīng)繪制好的理論模型進(jìn)行對(duì)比，本發(fā)明實(shí)施例中，加工過程中進(jìn)行了 3次檢測，第一次檢測結(jié)果顯示零件表面仍有O. 22mm余量，第二次檢測顯示零件腹板局部存在O. 02mm的余量，第三次檢測顯示，如圖4和圖5所示，其中，線6和9之間區(qū)域構(gòu)成了零件理論公差帶，若實(shí)際數(shù)據(jù)線7在理論數(shù)據(jù)線8公差帶O. Imm之內(nèi)，判定零件合格。
權(quán)利要求
1.一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，該方法采用二維測量機(jī)，并在所述的二維測量機(jī)上設(shè)置有光柵尺，球形測頭接觸被測截面，并通過光柵尺采集球形測頭的位置信息，其特征在于包括以下步驟 步驟I、根據(jù)被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針； 步驟2、采用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)測頭進(jìn)行校準(zhǔn)確定出基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準(zhǔn)點(diǎn)確定出測桿偏距； 步驟3、安裝二維測量機(jī)，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號(hào)； 步驟4、啟動(dòng)二維測量機(jī)，將測頭移動(dòng)到測量起始部位，即檢測起點(diǎn)； 步驟5、推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述的被測點(diǎn)之間的距離為一個(gè)測量步長，推動(dòng)至被測榫槽中心點(diǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)測頭方向； 步驟6、將采集的被測點(diǎn)數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換得到零件實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)； 步驟7、對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行降噪處理，即手工或自動(dòng)去掉錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)點(diǎn)； 步驟8、將實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工件輪廓的實(shí)際測量圖形，將上述工件輪廓的實(shí)際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實(shí)際測量圖形在公差帶內(nèi)，則工件合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，其特征在于步驟5所述的被測點(diǎn)之間的距離為一個(gè)測量步長范圍為O. 02mm O. 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，其特征在于步驟5中所述的推動(dòng)測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面采集被測點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中推動(dòng)方向始終從左向右或者從右向左。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用二維測量機(jī)檢測截面輪廓度的方法，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，該方法采用二維測量機(jī)，并在所述的二維測量機(jī)上設(shè)置有光柵尺，球形測頭接觸被測截面，并通過光柵尺采集球形測頭的位置信息；本發(fā)明根據(jù)被測零件的結(jié)構(gòu)選擇測頭及測桿，以達(dá)到通用性，克服某些諸如圓弧形狀榫槽等特殊結(jié)構(gòu)零件應(yīng)用傳統(tǒng)光學(xué)投影法無法進(jìn)行檢測的問題；該測量方法可實(shí)現(xiàn)在線邊加工邊測量過程，檢測時(shí)間短，操作過程簡單。
文檔編號(hào)G01B21/20GK102944204SQ201210454070
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者臧笑宇, 魏曉麗, 曹琳, 張佳音 申請(qǐng)人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司