[发明专利]一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工件孔径和倾角测量领域，尤其涉及一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法。

背景技术

几何量测量技术几十年来发展迅速，但是关于工件内尺寸的测量手段并不多。内尺寸测量技术发展有限的根本原因在于：测量仪器受到空间和被测对象的限制，无法像外尺寸测量那样，只在外部简单安装就能测量，更难以保证测量效率、测量精度和测量方法的通用性。对于工序中的内孔孔径测量，传统的测量方法有游标卡尺、千分尺、卡规等机械伸缩式量具。这些量具往往需要人工手动测量，仅能获得有限组测量数据，且引入了人为误差，测量效率也不高，无法满足现代制造业的发展需求。采用现代光学技术的内孔孔径测量方法也有很多。这些光学测量方法，一般均需要建立通视条件，对于内尺寸测量来说，这样的条件往往很难建立。

圆孔内径的在机、精密、自动化测量问题，一直是我国工业制造领域的难题。综合以上背景，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，很难实现自动化。

2、测量精度的问题。如何实现圆孔内径的精密测量，一直是亟待解决的问题。

3、关于测量效率的问题。在机测量可以节约加工工时，但是仍然存在测量方法的快速性问题。传统的在机测量手段，大多采用人工手动测量。测量效率低，信息量不足，人为因素影响较大。因此，寻求快速有效的孔径测量方法具有重大的现实意义。

4、测量的工位问题。一般来说，测量时要保证孔径的中心线与基准面平行或垂直。当工件倾斜摆放时，现有的测量方法往往无能为力。因此，开发一种可以测量自由工位的孔径测量方法具有很高的实用价值。

发明内容

本发明提供了一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法，本发明采用回转扫描测量方式，能够快速准确地测出圆孔内径和倾角，详见下文描述：

一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

将由射线源组成的非接触测量头固定在机床主轴上，调节测量射线与机床主轴的回转轴线垂直，测量射线回转形成的测量平面由多条测量射线组成，即形成射线簇；将已固定好非接触测量头的机床主轴置于被测圆孔内；

当机床主轴与内孔孔径的轴线不平行，射线簇的测量截面是椭圆，调整射线簇的回转轴与椭圆截面的几何中心重合，被测圆孔的直径是射线簇中最短的两条测量线段之和，即椭圆的两个短半轴之和；射线源回转一周获取两条最长的测量线段之和，即椭圆的两个长半轴之和；

通过被测圆孔的直径、椭圆的长轴求取机床回转轴线与被测孔径轴线的夹角。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

测量安全性：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。本方法采用的是非接触式定值比较测量法，非接触测量头远离被测物表面，提高了测量的安全性。

测量精确性：当采用高精度激光位移传感器作为测量射线时，能够快速、精确地测出被测物到传感器的距离。

操作便利性：本方法测量工件内孔孔径时，无需调整工件的工位，即可得到圆孔内径和圆孔轴线与射线簇回转轴线的夹角。

可实现在机测量：将测量射线源安装在机床上，利用机床自身的运动执行机构，可实现在机精密测量。

附图说明

图1为一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法的流程图；

图2为射线簇形成示意图；

图3为射线簇测量内孔孔径示意图；

图4为倾角测量正视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、测量射线；                        2、射线簇构成的测量平面；

3、测量截面；                        4、测量截面投影；

5、测量截面与底面夹角(即倾斜角)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种基于射线簇的自由工位的工件孔径和倾角测量方法，参见图1，该测量方法包括以下步骤：

101：将由射线源组成的非接触测量头固定在机床主轴上，调节测量射线与机床主轴的回转轴线垂直，测量射线回转形成的测量平面由多条测量射线组成，即形成射线簇；将已固定好非接触测量头的机床主轴置于被测圆孔内；