[发明专利]一种基于非接触式传感器组合的孔径测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及几何量测量领域，特别涉及一种基于非接触式传感器组合的孔径测量方法。

背景技术

随着我国工业制造业的快速发展，大型设备在工业制造过程中的作用变得愈发重要。航空航天、造船造舰、发动机、涡轮机等领域都需要大型工件的几何量测量技术作为有效支撑。目前，针对大型工件的测量，除采用传统的大型千分尺、万能测长仪、阿贝测长仪、百分表和气动量仪等测量技术外，新型的测量方法也有很多，目前主要有经纬仪测量、全站仪测量，跟踪仪测量、双频激光干涉仪测量、关节式坐标机、室内GPS等等。但是，这些测量技术主要应用于大型工件的外尺寸测量，对于相对封闭和复杂的内尺寸测量却很难完成。

针对大型工件的在机精密测量，孔的测量技术一直是我国工业制造领域的难题。目前，主要存在以下几个难点：

1.测量仪器的操作问题。孔径测量由于受空间和被测量的限制，无法像外尺寸测量那样只在外部简单安装就能测量，更不用说自动测量了。

2.测量精度的问题。随着科学技术的快速发展，工业制造业对大型设备的性能要求越来越高。如何实现大型工件的孔径精密测量，一直是亟待解决的问题。

3.关于测量快速性的问题。在机测量可以有效避免大型工件的搬运问题，从而节省大量工时。然而，在机测量依然存在快速性问题。以船用发动机箱体加工为例，一台大型发动机箱体吊装于机床工作台后，为了便于人工使用测量设备，需要搭建脚手架。这种脚手架的拆装耗时要付出与切削工时同等费用，极大地影响了加工效率和成本。因此，寻求快速有效的孔径测量方法具有重大的现实意义。

值得一提的是，就作者所查阅的资料来看，目前并没有同时解决以上难点的孔径测量方法。

发明内容

本发明提供了一种基于非接触式传感器组合的孔径测量方法，本发明采用定值比较测量法，能够快速准确地测出大型工件的内孔直径，详见下文描述：

一种基于非接触式传感器组合的孔径测量方法，所述方法包括：

首先将双传感器测头的主轴安装在具有平动功能的机构上，形成一套完整的测量系统，并置于被测工件内；

测量时，要求双传感器测头上的两个传感器的测量光轴在一条直线上；

双传感器测头先在ZOY面旋转、后在XOY面平移，获取被测工件的内孔直径。

所述双传感器测头先后在ZOY面旋转、在XOY面平移，获取被测工件的内孔直径的过程具体为：

双传感器测头在ZOY面上旋转，传感器测得的位移数据产生由大变小再由小变大的变化，在测得的位移数据的最小值处停止转动双传感器测头，光轴处于XOY面的平行平面上；

双传感器测头在XOY面上平移，传感器测得的位移数据将发生由小变大再由大变小的变化，测得的位移数据的最大值，为被测工件的内孔直径。

另一实施例中，一种基于非接触式传感器组合的孔径测量方法，所述方法包括：

首先将双传感器测头的主轴安装在具有平动功能的机构上，形成一套完整的测量系统，并置于被测工件内；

测量时，要求双传感器测头上的两个传感器的测量光轴在一条直线上；

双传感器测头先后在ZOY面、XOY面旋转，获取被测工件的内孔直径。

所述双传感器测头先后在ZOY面、XOY面旋转，获取被测工件的内孔直径的过程具体为：

双传感器测头在ZOY面上旋转，传感器测得的位移数据产生由大变小再由小变大的变化，在测得的位移数据的最小值处停止转动双传感器测头，光轴处于XOY面的平行平面上；

双传感器测头在XOY面的平行平面上旋转，测量位移数据出现从小到大又从大到小的变化过程，测得的位移数据的最大值，为被测工件的内孔直径。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1）非接触测量：接触式测量一般要求操作人员位于测量要素附近操作、读数或引导，很难实现自动测量。本方案采用的是非接触式定值比较测量法，非接触测头远离被测物表面，提高了测量的安全性。

2）检测精度高：当采用高精度激光位移传感器时，能够快速精确地测出被测物到传感器的距离；采用定值比较测量法，通过被测参数与标准量的比较，实现大尺寸、高精度的测量；非接触、无测量力、回转时的径跳跳动对测量结果无影响等特点，使测量误差来源减少，有利于提高测量精度。

3）操作简单：本方案测量工件内孔直径时，理论上只需两步操作，极大地提高了测量效率，节省大量测量工时。