利用二維測量機檢測截面輪廓度的方法技術

本發明專利技術涉及一種利用二維測量機檢測截面輪廓度的方法，屬于機械加工技術領域，該方法采用二維測量機，并在所述的二維測量機上設置有光柵尺，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；本發明專利技術根據被測零件的結構選擇測頭及測桿，以達到通用性，克服某些諸如圓弧形狀榫槽等特殊結構零件應用傳統光學投影法無法進行檢測的問題；該測量方法可實現在線邊加工邊測量過程，檢測時間短，操作過程簡單。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于機械加工
，具體涉及一種。
技術介紹
榫槽輪廓度的檢測方法一般為光學投影法和三坐標測量機檢測方法，利用這兩種方法具有較大局限性。光學投影方法檢測榫槽輪廓度集中在直線結構榫槽，針對圓弧結構榫槽或其他光線無法經過的部位的檢測無法實現，且由于榫槽加工過程中諸多無法克服的難題導致榫槽進出口尺寸不一致，因此檢測結果僅僅顯示實體較大部位的結果，檢測結果存在誤差。利用三坐標測量機進行檢測的方法對測量機構的要求較高，首先，檢測榫槽截面 輪廓需要使用連續觸測測量頭，能夠滿足使用要求的測頭售價一般達到百萬元人民幣，整臺測量機售價更是驚人，一般達到數百萬人民幣；其次，傳統三坐標測量機無法實現在線檢測，對于榫槽加工來講，不能實現在線測量就意味著加工無法正常進行；最后，檢測時間長，檢測必須根據測頭結構來分段進行，這樣的檢測成本過高，且數據處理難度過大，因為三坐標測量方法無法直接獲得零件單一輪廓評價結論，只能通過復雜的位置度誤差排除過程來分解形狀誤差和位置誤差。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提出了一種，以達到提高檢測速、實現在線檢測和降低檢測成本的目的。一種，該方法采用二維測量機，并在所述的二維測量機上設置有光柵尺，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、根據被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針；步驟2、采用標準件對測頭進行校準確定出基準點，并根據測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準點確定出測桿偏距；步驟3、安裝二維測量機，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號；步驟4、啟動二維測量機，將測頭移動到測量起始部位，即檢測起點；步驟5、推動測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點數據，所述的被測點之間的距離為一個測量步長，推動至被測榫槽中心點時旋轉測頭方向；步驟6、將采集的被測點數據通過轉換得到零件實際輪廓數據；步驟7、對檢測結果進行降噪處理，即手工或自動去掉錯誤的數據點；步驟8、將實際輪廓數據轉換為工件輪廓的實際測量圖形，將上述工件輪廓的實際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實際測量圖形在公差帶內，則工件合格。步驟5所述的被測點之間的距離為一個測量步長范圍為O. 02mm O. 2mm。步驟5中所述的推動測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面采集被測點數據，其中推動方向始終從左向右或者從右向左。本專利技術優點本專利技術一種，根據被測零件的結構選擇測頭及測桿，以達到通用性，克服某些諸如圓弧形狀榫槽等特殊結構零件應用傳統光學投影法無法進行檢測的問題；該測量方法可實現在線邊加工邊測量過程，檢測時間短，操作過程簡單。附圖說明圖I為本專利技術一種實施例的整體裝置結構示意圖；其中，I-測頭；2_橫向光柵尺；3_橫向導軌；4_縱向光柵尺；5_縱向導軌； 圖2為本專利技術一種實施例的流程圖；圖3為本專利技術一種實施例的被測點數據轉換為零件實際輪廓數據方法示意圖；圖4為本專利技術一種實施例的檢測結果示意圖；圖5為本專利技術一種實施例的檢測結果中A處的放大示意圖。其中線6和9之間區域-零件理論公差帶；線7-實際數據；線8-理論數據。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術實施例做進一步說明。一種，如圖I所示，該方法采用二維測量機，并在所述的二維測量機的橫向導軌3上設置有橫向光柵尺2，縱向導軌5上設置有縱向光柵尺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，本專利技術實施例中，二維測量機型號為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、根據被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針；本專利技術實施例中，選擇紅寶石球形測頭，測頭大小根據被測零件的被測部位形狀來選擇，測桿形狀根據零件的可達性進行設計。步驟2、采用標準件對測頭進行校準確定出基準點，并根據測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準點確定出測桿偏距；該裝置在使用之前，將計數器清零，在零件基準點位置清零，本專利技術實施例中的基準點所取位置為零件圓周與過槽中心點垂直于圓周的直線的交點，即實現標準件的相對位置關系與被測零件相對測量機定位基準相一致，并確定基準表面，本專利技術實施例的基準平面即為被測榫槽內槽中心點所在平面，將測頭放在基準表面并進行清零使得測量系統的零點置于零件基準點上。因為榫槽形狀檢測需要翻轉測針，紅寶石球新的位置同翻轉點具有偏距，偏距確定的方法根據測量已知的槽寬、紅寶石球的尺寸和測桿安裝基準點位移數值計算得出。步驟3、安裝測量機，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號；步驟4、啟動裝置，將測頭移動到測量起始部位，即檢測起點；步驟5、推動測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點數據，所述的被測點之間的距離為一個測量步長，推動至被測榫槽中心點時旋轉測頭方向；其中，按計數的個數來觸發點位記錄，這樣就相當于按照被測步長來記錄測量時候的數據；所述的步長范圍為O. 02mm O. 2mm ;所述的推動測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面采集被測點數據，其中推動方向始終從左向右或者從右向左，不可折返推動采集數據。步驟6、將采集的被測點數據通過轉換得到零件實際輪廓數據；本專利技術實施例中，完成測量后，按照規則將數據賦值給一個二維數組，其數組的每行的第一列存儲橫向光柵數據(X軸)，第二列存縱向的(Z軸)，這樣數組每行就是一個點位。紅寶石球心的位置是與測桿安裝基準點具有固定的坐標位置關系，當測頭的紅寶石球接觸零件時，按照較短的時間間隔進行數據采集，即根據一定的步長，所述的步長范圍為O. 02mm O. 2mm,即獲得一組球心位置數據，按照每兩個相鄰球心數據點位計算出一個實際零件輪廓點位，該點位與兩個相鄰點連線之間的距離為一倍球半徑，并與上述兩個相鄰點距離相等，即通過兩點中點并垂直于兩點連線，距離一倍球半徑，本專利技術實施例中具體計算過程如圖3所示，i點到i+Ι點的向量(X0，Y0)順時針旋轉90度后有X1=Y0，Yl=-XO,根據測頭采集數據的移動方向，確定垂直的分量只有-90旋轉，所求的零件表面的橫向坐標數值等于測量點按照平移方向偏移一倍的測頭半徑，r是測頭半徑的模長。本專利技術實施例中，橫向特性可能由于安裝和加工誤差影響檢測準確性，但縱向誤差較小，計算時通過求平均值的方法克服橫向誤差影響，因此可以計算出榫槽中心距；榫槽工作面上距離中心一定寬度處兩側各有一個點位代表該處的中心距，兩個數值平均值就是榫槽實際中心距離，前提是榫槽工作面與軸線的實際角度相等，這是由成型刀具保證的，差別非常小；步驟7、對檢測結果進行降噪處理，即手工或自動去掉明顯錯誤的數據點；步驟8、將實際輪廓數據轉換為工件輪廓的實際測量圖形，將上述工件輪廓的實際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實際測量圖形在公差帶內，則工件合格。將理論和實際數據繪制到計算機屏幕上，本專利技術實施例中采用AUTOCAD中連續畫線指令，直接將檢測結果畫出，并且使用已經繪制好的理論模型進行對比，本專利技術實施例中，加工過程中進行了 3次檢測，第一次檢測結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之間區域構成了零件理論公差帶，若實際數據線7在理論數據線8公差帶O. Imm之內，判定零件合格。權利要本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用二維測量機檢測截面輪廓度的方法，該方法采用二維測量機，并在所述的二維測量機上設置有光柵尺，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1、根據被測工件的榫槽槽口寬度選擇彎角測針；步驟2、采用標準件對測頭進行校準確定出基準點，并根據測頭尺寸、槽口寬度和測桿基準點確定出測桿偏距；步驟3、安裝二維測量機，并確定零件信息，包括零件名稱、位置和零件序列號；步驟4、啟動二維測量機，將測頭移動到測量起始部位，即檢測起點；步驟5、推動測頭以均勻的力度劃過被測榫槽表面并采集被測點數據，所述的被測點之間的距離為一個測量步長，推動至被測榫槽中心點時旋轉測頭方向；步驟6、將采集的被測點數據通過轉換得到零件實際輪廓數據；步驟7、對檢測結果進行降噪處理，即手工或自動去掉錯誤的數據點；步驟8、將實際輪廓數據轉換為工件輪廓的實際測量圖形，將上述工件輪廓的實際測量圖形與工件輪廓的理論圖形相比較，若工件輪廓的實際測量圖形在公差帶內，則工件合格。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：臧笑宇，魏曉麗，曹琳，張佳音，
申請(專利權)人：沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：