专利名称：利用二维测量机检测截面轮廓度的方法
技术领域：
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法。
背景技术：
榫槽轮廓度的检测方法一般为光学投影法和三坐标测量机检测方法，利用这两种方法具有较大局限性。光学投影方法检测榫槽轮廓度集中在直线结构榫槽，针对圆弧结构榫槽或其他光线无法经过的部位的检测无法实现，且由于榫槽加工过程中诸多无法克服的难题导致榫槽进出口尺寸不一致，因此检测结果仅仅显示实体较大部位的结果，检测结果存在误差。利用三坐标测量机进行检测的方法对测量机构的要求较高，首先，检测榫槽截面 轮廓需要使用连续触测测量头，能够满足使用要求的测头售价一般达到百万元人民币，整台测量机售价更是惊人，一般达到数百万人民币；其次，传统三坐标测量机无法实现在线检测，对于榫槽加工来讲，不能实现在线测量就意味着加工无法正常进行；最后，检测时间长，检测必须根据测头结构来分段进行，这样的检测成本过高，且数据处理难度过大，因为三坐标测量方法无法直接获得零件单一轮廓评价结论，只能通过复杂的位置度误差排除过程来分解形状误差和位置误差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，以达到提高检测速、实现在线检测和降低检测成本的目的。一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，该方法采用二维测量机，并在所述的二维测量机上设置有光栅尺，球形测头接触被测截面，并通过光栅尺采集球形测头的位置信息，包括以下步骤步骤I、根据被测工件的榫槽槽口宽度选择弯角测针；步骤2、采用标准件对测头进行校准确定出基准点，并根据测头尺寸、槽口宽度和测杆基准点确定出测杆偏距；步骤3、安装二维测量机，并确定零件信息，包括零件名称、位置和零件序列号；步骤4、启动二维测量机，将测头移动到测量起始部位，即检测起点；步骤5、推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面并采集被测点数据，所述的被测点之间的距离为一个测量步长，推动至被测榫槽中心点时旋转测头方向；步骤6、将采集的被测点数据通过转换得到零件实际轮廓数据；步骤7、对检测结果进行降噪处理，即手工或自动去掉错误的数据点；步骤8、将实际轮廓数据转换为工件轮廓的实际测量图形，将上述工件轮廓的实际测量图形与工件轮廓的理论图形相比较，若工件轮廓的实际测量图形在公差带内，则工件合格。步骤5所述的被测点之间的距离为一个测量步长范围为O. 02mm O. 2mm。
步骤5中所述的推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面采集被测点数据，其中推动方向始终从左向右或者从右向左。本发明优点本发明一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，根据被测零件的结构选择测头及测杆，以达到通用性，克服某些诸如圆弧形状榫槽等特殊结构零件应用传统光学投影法无法进行检测的问题；该测量方法可实现在线边加工边测量过程，检测时间短，操作过程简单。
图I为本发明一种实施例的整体装置结构示意图；其中，I-测头；2_横向光栅尺；3_横向导轨；4_纵向光栅尺；5_纵向导轨； 图2为本发明一种实施例的利用二维测量机检测截面轮廓度的方法流程图；图3为本发明一种实施例的被测点数据转换为零件实际轮廓数据方法示意图；图4为本发明一种实施例的检测结果示意图；图5为本发明一种实施例的检测结果中A处的放大示意图。其中线6和9之间区域-零件理论公差带；线7-实际数据；线8-理论数据。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步说明。一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，如图I所示，该方法采用二维测量机，并在所述的二维测量机的横向导轨3上设置有横向光栅尺2，纵向导轨5上设置有纵向光栅尺4，球形测头I接触被测截面，并通过光栅尺采集球形测头的位置信息，本发明实施例中，二维测量机型号为SCM_0001，光栅尺选择海德汉品牌的开放式光栅尺。具体步骤如图2所示，包括步骤I、根据被测工件的榫槽槽口宽度选择弯角测针；本发明实施例中，选择红宝石球形测头，测头大小根据被测零件的被测部位形状来选择，测杆形状根据零件的可达性进行设计。步骤2、采用标准件对测头进行校准确定出基准点，并根据测头尺寸、槽口宽度和测杆基准点确定出测杆偏距；该装置在使用之前，将计数器清零，在零件基准点位置清零，本发明实施例中的基准点所取位置为零件圆周与过槽中心点垂直于圆周的直线的交点，即实现标准件的相对位置关系与被测零件相对测量机定位基准相一致，并确定基准表面，本发明实施例的基准平面即为被测榫槽内槽中心点所在平面，将测头放在基准表面并进行清零使得测量系统的零点置于零件基准点上。因为榫槽形状检测需要翻转测针，红宝石球新的位置同翻转点具有偏距，偏距确定的方法根据测量已知的槽宽、红宝石球的尺寸和测杆安装基准点位移数值计算得出。步骤3、安装测量机，并确定零件信息，包括零件名称、位置和零件序列号；步骤4、启动装置，将测头移动到测量起始部位，即检测起点；步骤5、推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面并采集被测点数据，所述的被测点之间的距离为一个测量步长，推动至被测榫槽中心点时旋转测头方向；其中，按计数的个数来触发点位记录，这样就相当于按照被测步长来记录测量时候的数据；所述的步长范围为O. 02mm O. 2mm ;所述的推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面采集被测点数据，其中推动方向始终从左向右或者从右向左，不可折返推动采集数据。步骤6、将采集的被测点数据通过转换得到零件实际轮廓数据；本发明实施例中，完成测量后，按照规则将数据赋值给一个二维数组，其数组的每行的第一列存储横向光栅数据(X轴)，第二列存纵向的(Z轴)，这样数组每行就是一个点位。红宝石球心的位置是与测杆安装基准点具有固定的坐标位置关系，当测头的红宝石球接触零件时，按照较短的时间间隔进行数据采集，即根据一定的步长，所述的步长范围
为O. 02mm O. 2mm,即获得一组球心位置数据，按照每两个相邻球心数据点位计算出一个实际零件轮廓点位，该点位与两个相邻点连线之间的距离为一倍球半径，并与上述两个相邻点距离相等，即通过两点中点并垂直于两点连线，距离一倍球半径，本发明实施例中具体计算过程如图3所示，i点到i+Ι点的向量(X0，Y0)顺时针旋转90度后有X1=Y0，Yl=-XO,根据测头采集数据的移动方向，确定垂直的分量只有-90旋转，所求的零件表面的横向坐标数值等于测量点按照平移方向偏移一倍的测头半径，r是测头半径的模长。本发明实施例中，横向特性可能由于安装和加工误差影响检测准确性，但纵向误差较小，计算时通过求平均值的方法克服横向误差影响，因此可以计算出榫槽中心距；榫槽工作面上距离中心一定宽度处两侧各有一个点位代表该处的中心距，两个数值平均值就是榫槽实际中心距离，前提是榫槽工作面与轴线的实际角度相等，这是由成型刀具保证的，差别非常小；步骤7、对检测结果进行降噪处理，即手工或自动去掉明显错误的数据点；步骤8、将实际轮廓数据转换为工件轮廓的实际测量图形，将上述工件轮廓的实际测量图形与工件轮廓的理论图形相比较，若工件轮廓的实际测量图形在公差带内，则工件合格。将理论和实际数据绘制到计算机屏幕上，本发明实施例中采用AUTOCAD中连续画线指令，直接将检测结果画出，并且使用已经绘制好的理论模型进行对比，本发明实施例中，加工过程中进行了 3次检测，第一次检测结果显示零件表面仍有O. 22mm余量，第二次检测显示零件腹板局部存在O. 02mm的余量，第三次检测显示，如图4和图5所示，其中，线6和9之间区域构成了零件理论公差带，若实际数据线7在理论数据线8公差带O. Imm之内，判定零件合格。
权利要求
1.一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，该方法采用二维测量机，并在所述的二维测量机上设置有光栅尺，球形测头接触被测截面，并通过光栅尺采集球形测头的位置信息，其特征在于包括以下步骤 步骤I、根据被测工件的榫槽槽口宽度选择弯角测针； 步骤2、采用标准件对测头进行校准确定出基准点，并根据测头尺寸、槽口宽度和测杆基准点确定出测杆偏距； 步骤3、安装二维测量机，并确定零件信息，包括零件名称、位置和零件序列号； 步骤4、启动二维测量机，将测头移动到测量起始部位，即检测起点； 步骤5、推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面并采集被测点数据，所述的被测点之间的距离为一个测量步长，推动至被测榫槽中心点时旋转测头方向； 步骤6、将采集的被测点数据通过转换得到零件实际轮廓数据； 步骤7、对检测结果进行降噪处理，即手工或自动去掉错误的数据点； 步骤8、将实际轮廓数据转换为工件轮廓的实际测量图形，将上述工件轮廓的实际测量图形与工件轮廓的理论图形相比较，若工件轮廓的实际测量图形在公差带内，则工件合格。
2.根据权利要求I所述的利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，其特征在于步骤5所述的被测点之间的距离为一个测量步长范围为O. 02mm O. 2mm。
3.根据权利要求I所述的利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，其特征在于步骤5中所述的推动测头以均匀的力度划过被测榫槽表面采集被测点数据，其中推动方向始终从左向右或者从右向左。
全文摘要
本发明涉及一种利用二维测量机检测截面轮廓度的方法，属于机械加工技术领域，该方法采用二维测量机，并在所述的二维测量机上设置有光栅尺，球形测头接触被测截面，并通过光栅尺采集球形测头的位置信息；本发明根据被测零件的结构选择测头及测杆，以达到通用性，克服某些诸如圆弧形状榫槽等特殊结构零件应用传统光学投影法无法进行检测的问题；该测量方法可实现在线边加工边测量过程，检测时间短，操作过程简单。
文档编号G01B21/20GK102944204SQ201210454070
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者臧笑宇, 魏晓丽, 曹琳, 张佳音 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司