CN101339010A - 一种圆柱螺纹测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱螺纹测量方法和系统，该方法通过该系统实现，该系统包括影像系统和数据处理系统，数据处理系统包括中央处理器、与该中央处理器信号连接的输入装置、存储器、监视器和输出接口，影像系统与中央处理器信号连接，该系统预置实现该方法的软件；该方法包括：用影像系统将待测量圆柱螺纹外型轮廓输入数据处理系统坐标系，选取牙顶和牙型槽两侧的测量点，数据处理系统捕捉取点的坐标，使用选取点坐标计算圆柱螺纹参数。本发明大大提高了测量精度和测量效率，并可采用虚拟圆棒实现虚拟三线法测量圆柱螺纹，减少了测量不同规格螺纹需要准备不同测量圆棒的麻烦。

Description

一种圆柱螺纹测量方法和系统

技术领域

本发明涉及一种螺纹参数测量系统，还涉及使用该系统测量螺纹的方法，更具体地说，涉及一种圆柱螺纹测量方法和系统。

背景技术

圆柱螺纹是组成机械设备的重要零件，在圆柱螺纹的加工制造中，需要测量众多的螺纹参数，如螺距P、大径D、中径E、小径B、牙型角θ等。现有圆柱螺纹的测量多采用专用的螺纹量规、量具，如螺距测量器、螺纹分厘卡、三线量中径分厘卡，万能测长仪等，还借助于工具显微镜和投影仪等设备。

传统的圆柱螺纹测量方法存在以下缺点：

1、专用的测量仪器昂贵，使用方法复杂，测量精度通常为10微米以内；

2、通过人工进行测量，因测量人员的技术熟练程度原因和操作原因，测量结果存在人工因素带来的误差；

3、当采用三线法测量圆柱螺纹参数时，因螺纹螺距不同不易找到合适的圆棒，除非定制一套合适圆棒组，且使用圆棒操作起来不容易，同时需用专用的圆盘式分厘卡或者精密测长仪才能执行测量；

4、一个参数的测量需要多个操作步骤才能完成，测量速度慢，效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种圆柱螺纹测量方法，克服现有技术进行圆柱螺纹测量时存在的人为测量误差，提高圆柱螺纹的测量精度和测量效率。

本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种圆柱螺纹测量系统，实现上述测量方法测量圆柱螺纹参数，克服现有技术存在的人为测量误差，提高测量精度和测量效率。

本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：提供一种圆柱螺纹测量方法，其特征在于，所述方法利用以下影象系统和数据处理系统实现：所述数据处理系统包括中央处理器、与该中央处理器信号连接的输入装置、存储器、监视器和输出接口，所述影象系统与所述中央处理器信号连接；所述方法包括如下步骤：

S1、用影象系统将待测量圆柱螺纹外型轮廓以轴线平行于纸面的方向输入数据处理系统坐标系；

S2、用输入装置选取圆柱螺纹轮廓同侧间隔的两个牙各一个牙顶对应点、圆柱螺纹轮廓另一侧的一个牙顶点及在一个牙型槽两侧分别选取间隔的两个点，数据处理系统捕捉所选取点的坐标；

S3、使用选取点坐标计算圆柱螺纹参数。

在本发明所述的圆柱螺纹测量方法中，所述步骤S2包括选取一个牙底点，所述步骤S3包括根据选取的牙顶点坐标和牙底点坐标计算螺纹小径。

在本发明所述的圆柱螺纹测量方法中，在所述步骤S3之后，包括根据测量的螺纹螺距确定虚拟圆棒直径，运用该虚拟圆棒采用三线法测量螺纹中径。

在本发明所述的圆柱螺纹测量方法中，在所述步骤S3之后，包括：

S4、根据人工识别被测螺纹的标准制式为公制或英制，选择数据处理系统内对应标准制式的标准螺纹参数与测量的被测螺纹参数比较，获得相应螺纹参数偏差，将偏差与数据处理系统内的对应标准制式的公差参数比较，确定螺纹精度等级；

S5、数据处理系统输出测量的圆柱螺纹参数及精度等级。

在本发明所述的圆柱螺纹测量方法中，所述圆柱螺纹参数包括螺纹螺距、螺纹大径、螺纹中径、螺纹小径、螺纹牙型角和螺旋角。

本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：构造

在本发明所述的圆柱螺纹测量系统中，所述输入装置为鼠标或键盘或触摸屏。

在本发明所述的圆柱螺纹测量系统中，所述影象系统与所述中央处理器的信号连接为无线信号连接或电连接。

实施本发明的圆柱螺纹测量方法和系统，与现有技术比较，其有益效果是：

1.通过影象技术将圆柱螺纹的外型轮廓输入测量系统，通过在测量系统中选取圆柱螺纹测量点，快速测量螺纹大径、螺距、牙型角，并确定螺纹小径、螺旋角等参数，测量精度达到2微米，而传统测量方法的测量精度仅能达到10微米，大大提高了测量精度；

2.测量系统采用虚拟圆棒，容易实现虚拟三线法测量圆柱螺纹，减少了测量不同规格螺纹需要准备不同测量圆棒的麻烦；

3.使用简单，测量效率高。使用本发明的系统和方法进行圆柱螺纹参数测量仅需要1分钟即可完成，而传统测量方法需要约30分钟，大大提高了测量效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明圆柱螺纹测量系统示意图。

图2是本发明圆柱螺纹测量方法一种实施例的流程图。

图3是本发明圆柱螺纹测量方法示意图。

图4是圆柱螺纹三线测量方法示意图。

图5是本发明圆柱螺纹测量方法中虚拟三线测量方法示意图。

具体实施方式

本发明圆柱螺纹测量方法通过如图1所示的本发明的圆柱螺纹测量系统来实现。如图1所示，该系统包括影象系统20和数据处理系统30，数据处理系统30包括中央处理器31、与中央处理器31电连接或无线信号连接的输入装置32、与中央处理器31电连接的存储器33、监视器54和输出接口35，影象系统20与中央处理器31电连接或无线信号连接，该系统内预置实现下述圆柱螺纹测量方法的软件。

输入装置32包括但不限于鼠标、键盘、触摸屏等输入设备。

本发明圆柱螺纹测量方法的一种实施例流程如图2所示，该实施例包括：

步骤一41：用影象系统20将待测量圆柱螺纹10外型轮廓以轴线平行于纸面的方向输入数据处理系统坐标系。影象系统20通过影象技术获取圆柱螺纹10的轮廓，影象技术和影象系统是现有成熟的技术。

步骤二42：如图3所示，用输入装置20选取圆柱螺纹轮廓同侧间隔的两个牙各一个牙顶对应点1和2、圆柱螺纹轮廓另一侧的一个牙顶点3及在一个牙型槽两侧分别选取间隔的点5、6、7、8，数据处理系统捕捉所选取点的坐标。

在本实施例中，同侧的两个牙间隔5个牙，在其他实施例中，可以选择间隔2个牙、3个牙、4个牙、6个牙等。选择的牙间距越大，测得的螺纹螺距越准确。

步骤三43：使用选取点坐标计算圆柱螺纹参数。

系统测量的圆柱螺纹参数包括螺纹螺距P、螺纹大径D、螺纹中径E、螺纹小径B、螺纹牙型角θ和螺旋角α。根据需要，可以设置系统测量的圆柱螺纹参数以上部分参数，也可以增加圆柱螺纹的其他新参数。

1、螺纹大径D

数据处理系统根据选取点1、2的坐标，确定直线12，根据点3的坐标，计算点至直线12的距离即得到螺纹大径D。

2、螺纹螺距P

数据处理系统根据选取点1、2的坐标，计算点1、2间的距离NP，螺纹螺距P＝NP/N，在本实施例中，N＝5。

3、螺纹中径E

螺纹中径E可以根据测量的螺纹大径D和螺纹螺距P计算得到：

$E=D-P\×(3\×\sqrt{3})/8$

为了获得更精确的螺纹中径E，采用虚拟三线法进行测量。

如图5所示，数据处理系统虚拟3个测量圆棒60，其直径G＝0.577P。三线法测量原理如下：

如图4所示，将3个测量圆棒60与待测量圆柱螺纹10外型轮廓的牙型槽相切，其中，

$M=E+2(A-B)+2\×\frac{G}{2}$

而 $A=\frac{G/2}{\sin \mathrm{\α}/2},B=\frac{P}{4}\cot \frac{\mathrm{\α}}{2}$

$\stackrel{\·}{\·\·}E=M-2(A-B)-G$

$=M-2(\frac{G}{2\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{P}{4}\cot \frac{\mathrm{\α}}{2})-G$

$=M-\frac{G}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}+\frac{P}{2}\cot \frac{\mathrm{\α}}{2}-G$

$=M-(1+\frac{1}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}})G+\frac{P}{2}\cot \frac{\mathrm{\α}}{2}$

若螺纹角60°，则螺纹中径：E＝M-3G+0.866P

螺纹角55°，螺纹中径：E＝M-3.1657G+0.9604P

螺纹角30°，则螺纹中径：E＝M-4.8637G+1.866P

螺纹角29°，则螺纹中径：E＝M-4.9939G+1.9333P

4、螺纹小径B

螺纹小径B可以根据测量的螺纹大径D和螺纹螺距P计算得到：

$B=D-P\×(5\×\sqrt{3})/8$

螺纹小径B也可以按如下方法测得：如图3所示，在螺纹牙型槽上选取一个牙底点4，在测量的螺纹大径D的基础上，通过点4的坐标计算点4至直线12的距离h，则螺纹小径B＝D-2h。

5、螺纹牙型角θ

通过牙型角两侧的选取点5、6、7、8的坐标，可以计算出螺纹牙型角θ。

6、螺旋角α

螺旋角α可以根据测量的螺纹中径E和螺纹螺距P计算得到：

α＝actg(P/π×E)

步骤四44：根据人工识别被测螺纹的标准制式为公制或英制，选择数据处理系统内对应标准制式的标准螺纹参数与测量的被测螺纹参数比较，获得相应螺纹参数偏差，将偏差与数据处理系统内的对应标准制式的公差参数比较，确定螺纹精度等级。

在其他实施例中，根据需要，也可以不设置螺纹精度等级评价步骤。

步骤五45：数据处理系统输出测量的圆柱螺纹参数到打印机、外部存储器或外部设备等，也可以输出到监视器33。

Claims (8)

1、一种圆柱螺纹测量方法，其特征在于，所述方法利用以下影象系统和数据处理系统实现：所述数据处理系统包括中央处理器、与该中央处理器信号连接的输入装置、存储器、监视器和输出接口，所述影象系统与所述中央处理器信号连接；所述方法包括如下步骤：

S1、用影象系统将待测量圆柱螺纹外型轮廓以轴线平行于纸面的方向输入数据处理系统坐标系；

S2、用输入装置选取圆柱螺纹轮廓同侧间隔的两个牙各一个牙顶对应点、圆柱螺纹轮廓另一侧的一个牙顶点及在一个牙型槽两侧分别选取间隔的两个点，数据处理系统捕捉所选取点的坐标；

S3、使用选取点坐标计算圆柱螺纹参数。

2、如权利要求1所述的圆柱螺纹测量方法，其特征在于：所述步骤S2包括选取一个牙底点，所述步骤S3包括根据选取的牙顶点坐标和牙底点坐标计算螺纹小径。

3、如权利要求1所述的圆柱螺纹测量方法，其特征在于：在所述步骤S3之后，包括根据测量的螺纹螺距确定虚拟圆棒直径，运用该虚拟圆棒采用三线法测量螺纹中径。

4、如权利要求1至3之一所述的圆柱螺纹测量方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，包括：

S4、根据人工识别被测螺纹的标准制式为公制或英制，选择数据处理系统内对应标准制式的标准螺纹参数与测量的被测螺纹参数比较，获得相应螺纹参数偏差，将偏差与数据处理系统内的对应标准制式的公差参数比较，确定螺纹精度等级；

S5、数据处理系统输出测量的圆柱螺纹参数及精度等级。

5、如权利要求1至3之一所述的圆柱螺纹测量方法，其特征在于：所述圆柱螺纹参数包括螺纹螺距、螺纹大径、螺纹中径、螺纹小径、螺纹牙型角和螺旋角。

6、一种圆柱螺纹测量系统，其特征在于：所述系统包括影象系统和数据处理系统，所述数据处理系统包括中央处理器、与该中央处理器信号连接的输入装置、存储器、监视器和输出接口，所述影象系统与所述中央处理器信号连接；所述系统预置实现权利要求1所述圆柱螺纹测量方法的软件。

7、如权利要求6所述的圆柱螺纹测量系统，其特征在于：所述输入装置为鼠标或键盘或触摸屏。

8、如权利要求6所述的圆柱螺纹测量系统，其特征在于：所述影象系统与所述中央处理器的信号连接为无线信号连接或电连接。

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