[发明专利]一种用于非接触式测量孔的在线检测装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于非接触式测量孔的在线检测装置及其使用方法，属于在线检测技术领域。所述装置其结构特征包括夹具、相机、卡环、支架、联接杆、激光发生器和光照补偿器；在线检测装置安装在机床主轴之上，利用标准孔样件在不同高度进行标定，得到标准孔的测量误差补偿值与高度的关系式，结合图像识别技术和误差补偿公式求解零件待测孔的几何参数。本发明可实现大量孔系的非接触式在线检测，获得孔的所有几何信息，消除接触式测量带来的探头碰撞风险和重复装夹误差，提高检测效率。

技术领域

本发明涉及检验检测技术领域，具体涉及一种用于非接触式测量孔的在线检测装置及其使用方法。

背景技术

随着航空制造技术的飞速发展，现代飞机的尺寸越来越大，外形也越来越复杂。为了在减重的前提下提高飞机的气动性能，越来越多的大型复材蒙皮被用作飞机外形零件。复材蒙皮与飞机内部的金属结构件首先通过定位孔装配在一起，接着工人使用便携式钻头制出大量连接孔，然后数控机床在连接孔位置进行锪窝，最后工人使用气动工具在锪窝孔内打入铆钉，实现蒙皮与金属结构件的可靠联接。由于人工制孔不可避免地引入了孔的位置度误差，因此必须测得孔的实际位置后才能编写用于锪窝的数控程序。

为了得到孔的实际位置，一般采用传统的三坐标测量机在专门的测量机房对孔进行测量。此方法存在3个明显的缺点：

(1)三坐标测量机的接触式探头首先需要根据连接孔的理论孔位下降至连接孔内进行测量，由于人工制孔引入了位置误差，探头在下降过程中极易发生碰撞蒙皮表面的严重事故；

(2)零件结束测量后转移到数控机床进行加工，由于蒙皮本身的弱刚性和重复装夹误差，连接孔的位置又会发生偏移，导致锪窝和连接孔的同轴度误差。

(3)三坐标测量机属于精密设备，其进给速度较低，而且单孔的测点数量不少于8个。面对大型蒙皮上成百上千的连接孔，三坐标测量机的检测效率难以满足生产节拍的要求。

因此设计一种用于非接触式测量孔的在线检测装置，能够有效提高蒙皮连接孔的检测精度和检测效率。目前也有部分非接触式检测设备用于零件结构特征的检测，这类设备采用工业相机对零件表面进行拍照并识别特征，但是它们无法直接用于大量孔系的测量，原因主要包括：

(1)孔直径仅有几毫米，生产现场恶劣的光照条件严重降低了照片质量；

(2)单独使用相机拍照仅能得到平面内的检测结果，却忽略了孔位置的空间信息。例如，照片包含了孔在XY平面内的信息，同时却丢失了孔口表面的Z坐标信息；

(3)目前非接触式检测设备的体积较大，难以和机床主轴集成一体，不利于大量孔系的快速检测。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提出一种用于非接触式测量孔的在线检测装置及其使用方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种用于非接触式测量孔的在线检测装置，其结构特征包括：夹具、相机、卡环、支架、联接杆、激光发生器、光照补偿器。

夹具凹槽的宽度名义尺寸L1等于相机上端的宽度名义尺寸L2。夹具制有第一光孔、第二光孔、第三光孔，夹具柄部为圆柱体结构。

相机配备远心镜头。相机上端制有第一螺纹孔、第二螺纹孔、第三螺纹孔，相机下端在外表面制有外螺纹M1。卡环和光照补偿器的内壁上制有内螺纹M2，所述内螺纹M2的规格与外螺纹M1的规格相同。

激光发生器固联在联接杆的一端，激光发生器的轴线与联接杆的轴线成30°～60°夹角，联接杆的另一端被螺母锁紧在支架上；在支架上以相同方式布置了四套所述激光发生器和联接杆。在支架的中心制出直径为D的圆孔。