CN102645185A - 一种细长管类零件直线度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种细长管类零件直线度的检测方法，其步骤如下：第一步，将数据线、电缆线联接好，打开电源及光靶光源，并调整好细长管类件的高低，使显示屏内光靶影像在显示屏中心左右；第二步，将光靶移至管类件起始点，用校正程序对准直光管进行校正第三步，对起始点的光靶进行数据采集后，移到第二个检测点位置进行数据采集，依次对各个检测点进行数据采集；第四步，将管类件旋转180°后，再对各检测点依次采集数据；第五步，将第三步测得各点数据减去第四步测得各点数据进行处理后，得到管类件轴线直线度。本发明能对长度超过6m的管类零件内孔的直线度进行测量，测量精度高，误差≤0.1mm；自动采集数据并自动处理，操作简便、工作效率高。

Description

一种细长管类零件直线度的检测方法

技术领域

本发明涉及机械零件的精度检测方法，具体涉及一种细长管类零件直线度的检测方法。

背景技术

目前国内外在圆度、平行度及粗糙度的计量已达到了微米甚至纳米级的测量精度，而直线度的测量精度却不高，特别是细长管类零件的直线度测量，其精度水平远远落后于其他计量项目。目前大长度范围的直线度测量方法包括：激光准直法、圆度法、杠杆法、激光多普勒法、激光干涉仪测量法等。公司原引进的瑞士产品双35牵引身管内膛直线度≤0.5mm；Φ37身管内膛直线度≤1.2mm。加工和验收的身管内孔直线度指标检测所用的设备都沿用五十年代自前苏联引进的4KPCM光学准直仪。因使用年限较长，光学元件表面膜层腐蚀严重，清晰度由鉴别率4.7″下降到9″；仪器自身的估读精度由原来的0.08mm/6m降为0.30mm/6m，已经超出自行35身管的直线度精度0.1mm的精度要求，从而远远不能满足35自行身管直线度的检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种细长管类零件直线度的检测方法，该方法能对长度超过6m的管类零件内孔的直线度进行测量，测量精度高，误差≤0.1mm；自动采集数据并自动处理，操作简便、工作效率高。

本发明所述的一种细长管类零件直线度的检测方法，其步骤如下：

第一步，将数据线、电缆线联接好，打开电源及光靶光源，并调整好细长管类件的高低，使显示屏内光靶影像在显示屏中心左右。

第二步，将光靶移至管类件起始点，用校正程序对准直光管进行校正。

第三步，对起始点的光靶进行数据采集后，移到第二个检测点位置进行数据采集，依次对各个检测点进行数据采集。

第四步，将管类件旋转180°后，再对各检测点依次采集数据。

第五步，将第三步测得各点数据减去第四步测得各点数据(人工消除绕度)进行处理后，得到管类件轴线直线度。

本检测方法是借鉴激光准直法，采用光学准直仪、CCD光电探测技术、精密机械和计算机技术研制出一种细长管直线度的测量系统，实现小口径细长管类直线度的测量。测量口径在Φ23～Φ150，长度≤10m的管类零件的直线度，主要技术指标为仪器误差：5μm/3m；17μm/10m；重复性：≤2μm；系统稳定性：≤5μm/4h。

CCD与光学靶标及推进装置作为数据采集单元，测微望远镜构成图像采集、光电转换单元，计算机软件系统构成数据处理单元。上述三个单元结合实现深孔直线度的检测。

首先，确保测微望远镜轴线与炮管内孔轴线平行。使测微望远镜对准在深孔中固定间隔移动的光学靶标，并感知光学靶标在被测截面实际中心位置的变化。测微望远镜上装有CCD，可实时得到相应的图像。CCD光靶图像通过数码相机成像在电脑视窗内，推进装置将身管任意断面的中心点通过计算机进行采集。图像经计算机处理后，可获得各被测断面实际圆心位置的X-Y偏移量(左右偏移定义为X偏移，上下偏移定义为Y偏移)。再经直线度评定，即可获得深孔轴线的直线度。评定方法包括最小二乘法、首尾相连法、两点法等。

数据采集、光电转换单元及数据处理单元

带CCD装置的测微望远镜系统，是将一个带有USB2.0接口的数字相机安装在测微望远镜上，靶标通过望远镜成像在相机上。数字相机通过USB口连接在计算机上。

PC软件可以允许操作者设置(SETUP)系统的基本设置，如选择公制(metric)或英制(imperial)，输入测量的基准线和控制自动数据登陆(Data logging)。一旦系统完成设置，软件提供两个操作模式：“LIVE(实况)”和“MEASURE(测量)”。实况模式下，望远镜的图像实时显示在计算机屏幕上，即望远镜的图像以尽可能快的速度进行刷新，以使操作者可以快速和容易地调焦；测量模式下，软件使用由相机摄取的数字数据进行处理并显示靶中心的X、Y偏移量。

数据分析方法包括：最小二乘法、首尾相连法、两点法。

1、靶标。

测微望远镜轴线与炮管内孔轴线平行。测微望远镜对准在深孔中定间隔移动的光学靶标。光学靶标提供测微望远镜感知管轴线和双母线的偏移变化量。

靶标主要组成零件包括本体、球面弹性套管1、球面套管3、滤色聚光境4、弹簧套6、发光灯源5、电源接头等。为了确保小靶标在孔内有摆动时，靶标十字线中心点不会移动而减少测量误差，要求分划板的刻线面与弹性套管和本体的相关尺寸必须留有调整间隙，必要时可修锉本体装入分划板框的端面和加入合适的垫片来保证中心适合的要求。靶标与炮管内壁的接触无间隙，其定位是利用弹簧力的作用使弹性套管始终趋于紧贴孔壁的状态，但弹性套管的涨、缩行程不能过大，一般根据使用确定在2mm为宜。

其中，Φ14mm CCD专用光靶标、CCD光靶定心装置、管内推进装置、球面弹性套，确保了测量时CCD光靶能保持在管内的每个断面，采集数据能均匀覆盖整个孔深。采集身管深孔直线度数据，进行数据处理。能客观反映身管直线度情况。

实际采集数据是通过望远系统观察靶标中心偏离理论直线的值，所以必须确定靶标中心能与炮管横截面的中心重合。

2、推进装置

推进装置是用来推动靶标在深孔内沿轴线方向移动的装置。通过望远镜瞄准观察靶标在深孔任意断面上的实际位置偏移变化量，确定深孔直线度误差。为方便使用和运输的需要，该推进装置由N根各1米长的圆形钢管制成。设计上采用断隔式螺纹连接，以便于快速联接。接管间沿轴线作90度的旋转运动，即可连接上或退开。同时利用弹性键卡入键槽，使接管连接后在推进中不能自动脱落，接管内采用导点性较强的弹性触头，保证照明电源输入靶标照明器接通照明灯泡。照明电源为6.3V的工作电压以保证使用中的安全性。

接杆的外圆表面有环行刻线及距靶标分划板十字线间的距离数字，其刻度值用来确定靶标分划板距离火炮身管或深孔中距推进一方端面的实际位置。

本发明的有益效果：本项目的成功研制解决了炮管现行生产中身管直线度的定量检测和校准的问题，对炮管的研发、生产将起到积极的推进作用。同时提高了本地区军工产品检测/准对水平，具有重要的现实意义。另外，还可进一步推广应用到民用产品生产的参数检测中。

附图说明

图1是本发明系统框图；

图2是数据处理单元、数据采集、光电转换单元、提供数据单元经设计后的示意图；

图3是靶标结构示意图；

图4是靶标工作状态图；

图5是靶标管内受力分析图。

图中1.球面弹性套管  2.光靶标  3.球面套管  4.滤色聚光境  5.发光灯源  6.弹簧  7.靶标主体  8.推进杆接头。

具体实施方式

本项目研制了炮管直线度检测的装置，主要由数据采集单元、图像采集及光电转换单元、数据处理单元三部分构成，实现了炮管直线度的实时和高精度检测。其设计的主要原理是CCD光靶图像通过数码相机成像在电脑视窗内，推进装置将身管任意断面的中心点通过计算机进行采集、评定。

一、系统部分(如图1、图2所示)

CCD与光学靶标及推进装置作为数据采集单元，测微望远镜构成图像采集、光电转换单元，计算机软件系统构成数据处理单元。图像经计算机处理后，可获得各被测断面实际圆心位置的X-Y偏移量(左右偏移定义为X偏移，上下偏移定义为Y偏移)。再经直线度评定，即可获得深孔的轴线直线度。

二、靶标结构及工作状态部分(图3、图4、图5所示)

靶标主要组成零件包括本体、弹性套管、球面套管、滤色聚光境、弹簧套、发光灯源、电源接头等为了确保小靶标在孔内有摆动时，靶标十字线中心点不会移动而减少测量误差，要求分划板的刻线面与弹性套管和本体的相关尺寸必须留有调整间隙，必要时可修锉本体装入分划板框的端面和加入合适的垫片来保证中心适合的要求。靶标与火炮身管内壁的接触无间隙，其定位是利用弹簧力的作用使弹性套管始终趋于紧贴孔壁的状态，但弹性套管的涨、缩行程不能过大，一般根据使用确定在2mm为宜。

靶标的受力相同，决定了张开的最大轮廓能构成一个理想的圆，因此靶标中心能与炮管横截面的中心重合。采集测微望远镜十字线中心与靶标中心的偏移量，通过计算机软件数据处理，即测得炮管深孔直线度。

Claims (1)

1.一种细长管类零件直线度的检测方法，其步骤如下：

第一步，将数据线、电缆线联接好，打开电源及光靶光源，并调整好细长管类件的高低，使显示屏内光靶影像在显示屏中心左右；

第二步，将光靶移至管类件起始点，用校正程序对准直光管进行校正；

第三步，对起始点的光靶进行数据采集后，移到第二个检测点位置进行数据采集，依次对各个检测点进行数据采集；

第四步，将管类件旋转180°后，再对各检测点依次采集数据；

第五步，将第三步测得各点数据减去第四步测得各点数据(人工消除绕度)进行处理后，得到管类件轴线直线度。

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