本发明属于测量技术，涉及一种检测带有螺旋槽特征的槽宽尺寸的方法。
背景技术：
：螺旋槽是零件中常见的几何特征。螺旋槽与外圆柱面的交线是螺旋线，每个螺旋槽有两条螺旋线。而螺旋槽的槽宽是螺旋槽的重要尺寸，是影响带螺旋槽特征装置或零件性能的重要因素。由于螺旋槽是很多装置或零件的特征。比如在飞机发动机中，喷嘴是发动机重要的微小精密零件，其精度和一致性对发动机燃烧室的工作性能、燃烧效率及可靠性具有非常重要的影响。因此，对这种带有螺旋槽特征的喷嘴的高一致性制造和高效、精密检测是实现其设计性能的重要保障。目前针对带螺旋槽特征零件的检测，还没有成熟的检测方案。原来针对槽宽的检测，利用螺旋槽展开的方式，通过计算近似得到槽宽，但是计算方式实际得到的槽宽长度为展开的圆柱面上的弧长长度，而实际槽宽则为弦长，故存在一定的计算误差，实际槽宽比计算测得的槽宽偏小。技术实现要素：本发明的目的是提出一种检测带有螺旋槽特征的槽宽尺寸的方法。本发明的技术解决方案是：(一)将带有螺旋槽特征的被测件放在具有转台2坐标系并且带有点投射光学测头3的测量装置中，带有螺旋槽特征的被测件置于点投射光学测头的量程范围内并保证带有螺旋槽特征的被测件的螺旋轴线与测量装置转台的轴线一致，移动点投射光学测头在被测件螺旋槽表面投射光点位置，使光点通过转台轴线，转动转台，使点投射光学测头的光点投射在螺旋槽的一边螺旋线上，然后，再反向转动转台，得到同一螺旋槽的一边螺旋线上，以到得同一个螺旋槽的两个螺旋线上的两点的坐标值和转台反向转动角度；(二)以带有螺旋槽特征的被测件的螺旋轴线为Z轴，通过测得的同一螺旋槽上两点且与Z轴垂直的平面为XY平面，建立右手坐标系，使所测得的同一螺旋槽的两点在该坐标系下关于X轴对称；在该坐标系下，按照螺旋槽槽宽的定义，通过上述得到的同一个螺旋槽的两个螺旋线上的两点的坐标值和转台反向转动角度分别确定同一螺旋槽4的两个螺旋线方程和与这两条螺旋线垂直的垂面方程，分别为x=rcos(α+θ2)y=rsin(α+θ2)z=rαtanβ---(1)]]>x=rcos(α-θ2)y=rsin(α-θ2)z=rαtanβ---(2)]]>ry+rtanβz＝0(3)其中r代表螺旋半径，β代表螺旋升角，θ为螺旋线同一水平面上两点与螺旋轴线的夹角，r、θ和β均为已知，α为未知变量；通过联立方程(1)、(3)和(2)、(3)，分别求出未知变量α，分别为α1和α2，将α1和α2分别代入对应螺旋线方程，得到同一螺旋槽的两个螺旋线与这两条螺旋线垂直的垂面相交的两点坐标分别为x1=rcos(α1+θ2),y1=rsin(α1+θ2),z1=rα1tanβ,]]>x2=rcos(α2-θ2),y2=rsin(α2-θ2),z2=rα2tanβ]]>再利用欧式距离计算公式即可求得螺旋槽槽宽d。本发明具有的优点和有益效果，本发明法利用具有转台坐标系并且带有点投射光学测头的测量装置，将待测零件安装在转台上，同时保证带有螺旋槽特征的被测件的螺旋轴线与转台轴线的一致，通过测量待检测同一螺旋槽两边螺旋线上同一水平面上的两点在转台坐标系下的相对位置及坐标，及其与螺旋轴线夹角，按照推导的计算方法及公式得到螺旋槽槽宽的尺寸，从槽宽的定义出发，利用螺旋槽中螺旋升角及螺旋半径等参数，得到槽宽的准确计算公式，避免了近似计算的误差。实现了螺旋槽槽宽的准确检测。本发明结合测量软件及测量装置使用，找到了一种检测带有螺旋槽特征的槽宽尺寸的方法，达到对螺旋槽槽宽的快速、准确测量。附图说明图1为一种带有螺旋槽特征的零件示意图；图2为零件自身坐标系示意图；图3为零件自身坐标系俯视图；图4为螺旋槽槽宽定义示意图；图5为螺旋线展开示意图；图6为测量装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作详细说明。本发明的技术解决方案首先将零件固定在测量装置的转台2上，该测量装置保证了转台2的轴线和螺旋槽4的轴线是一致的，其次通过测量装置转台的转动取得图2中M和N两点与转台轴线的夹角θ，如图2中所示，其中M和N是关于图2中坐标系x轴对称的。螺旋槽槽宽定义如图4中所示，其为外圆柱面上同一螺旋槽4对应的两边螺旋线的距离。求螺旋槽槽宽即为求图2中螺旋线B和C的距离。该距离等于过图2中螺旋线A任意一点的垂面与螺旋线B和C的交点P和Q之间的距离。为了得到利用得到的夹角，进行一下推导：1)K为零件自身坐标系下，零件外圆柱面与x轴的交点，其坐标为(r，0，0)。则在图2坐标系下，以K为起点的螺旋线A的方程为其中r代表螺旋半径，β代表螺旋升角(如图5中定义)，r和β均为已知，α为未知变量。2)零件在XY平面上的平面坐标系如图3所示，其中M和N为同一螺旋槽两边螺旋线的起始点，分别以M和N为起点螺旋线B和C的方程分别为x=rcos(α+θ2)y=rsin(α+θ2)z=rαtanβ]]>x=rcos(α-θ2)y=rsin(α-θ2)z=rαtanβ]]>3)所求槽宽为过螺旋线A任意一点的垂面与螺旋线B和C的交点之间的距离。现利用过螺旋线初始点K，与螺旋线垂直的垂面。其中初始点坐标为K(r，0，0)，此时α＝0。根据螺旋线方程可知，螺旋线上每点切线方向为(-rsinα，rcosα，rtanβ)，则对于初始点K的切向方向为(0，r，rtanβ)。故设所求垂面方程为ry+rtanβz＝D,其中D为未知数。将初始点K(r，0，0)入垂面方程，可得D＝0。即垂面方程为ry+rtanβz＝D4)利用所构造的垂面求与螺旋线B和C的交点P和Q的坐标，构造方程组和即分别求方程sin(α+θ2)+αtan2β=0]]>sin(α-θ2)+αtan2β=0]]>的解α1和α2。5)构造函数根据图2所示，垂面与螺旋线B和C的交点分别只有一个，由于f(x)对于自变量α为连续的，且则f(x)＝0的解在区间内。利用二分迭代法求解f(x)＝0，可得到解为α1，同样可求得的解为α2。故P和Q的坐标分别为P(rcos(α1+θ2),rsin(α1+θ2),rα1tanβ),Q(rcos(α2-θ2),rsin(α2-θ2),rα2tanβ)---6)]]>令x1=rcos(α1+θ2),y1=rsin(α1+θ2),z1=rα1tanβ,]]>x2=rcos(α2-θ2),y2=rsin(α2-θ2),z2=rα2tanβ]]>故可得P和Q的距离为d即为所求槽宽。另外，该方法利用具有转台2坐标系的坐标测量装置，采用点投射光学测头1，获得螺旋槽4两边螺旋线同一水平面上两点坐标与螺旋轴线的夹角，利用建立的螺旋槽槽宽计算公式，求解螺旋槽槽宽尺寸。此方法同样适用于以螺旋线做为引导线的扫掠特征测量，既适合槽代表的差运算特征，也适合凸起代表的和运算特征。当前第1页1 2 3