CN106679569B - 一种孔部轴线视觉测量适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔部轴线视觉测量适配器，包括圆柱销和与圆柱销连接的测量座基，圆柱销内设有第一圆柱形孔，测量座基内设有第二圆柱形孔和第三圆柱形孔，所述第一、二、三圆柱形孔共轴，第一、二圆柱形孔连通；第一圆柱形孔远离所述测量座基的一端设有堵头，第二圆柱形孔内设有活塞，第三圆柱形孔内设有内螺纹，测量装置还包括具有与所述内螺纹啮合的外螺纹的第一螺栓，第一螺栓靠近第二圆柱形孔的一端抵接所述活塞；测量座基上设有用于安放靶球的靶球座；活塞和堵头之间的第一、二圆柱形孔内充满液体。本发明的适配器通过液压方式保证了圆柱销和被测孔壁的紧密贴合，从而提高了测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及数字化视觉测量领域，具体涉及一种孔部轴线视觉测量适配器，更具体地涉及一种销孔类特征轴线数字化测量适配器，也可称之为种销孔类特征轴线数字化测量辅助装置。
背景技术
飞机、汽车等各种大型机械产品中，各个部位的轮廓曲面与装配交点之间的匹配非常关键。由于缺乏有效的测量手段，对外形曲面与交点的实际位置无法准确量化，相对关系难以评估，从而难以保证最终产品的装配质量。随着激光和视觉测量技术的不断发展，产生了一系列有效的数字化测量手段和应用。比如，利用数字化测量系统和机械特征测量辅助工具，可以对机械特征如平面、销孔轴线等空间位置进行准确测量。例如图1所示的销孔类特征轴线测量适配器，通过将圆柱销插入被测孔中，通过对测量基座上放置的靶球中心进行测量，根据适配器的几何尺寸关系，就能够算出被测孔的轴线空间位置。但是目前常用的圆柱销在插入被测孔时，圆柱销侧壁和孔壁之间往往因机械加工公差带分布特点，即使销孔满足公差配合后，也由于间隙配合无法保证圆柱销轴线和被测孔轴线重合，从而导致测量数据的不准确，影响后续间隙误差或蒙皮阶差的分析结果。此外如果销钉和被测孔之间是过盈配合，又存在销钉难以插拔的问题。
发明内容
发明目的：本发明旨在克服现有技术的缺陷，提出一种基于油压的孔部轴线视觉测量适配器，利用油压使圆柱销均匀膨胀，从而能够与被测孔的孔壁完全贴合，不存在间隙，从而使得圆柱销的轴线和被测孔的特征轴线高度重合，从而使测量更加准确。
技术方案：一种孔部轴线视觉测量适配器(也可称之为孔部轴线视觉测量辅助装置)，其特征在于，包括圆柱销和与所述圆柱销连接的测量座基，所述圆柱销内设有第一圆柱形孔，所述测量座基内设有第二圆柱形孔和第三圆柱形孔，所述第一、二、三圆柱形孔共轴，所述第一、二圆柱形孔连通；所述第一圆柱形孔远离所述测量座基的一端设有堵头，所述第二圆柱形孔内设有活塞，所述第三圆柱形孔内设有内螺纹，所述测量装置还包括具有与所述内螺纹啮合的外螺纹的第一螺栓，所述第一螺栓靠近所述第二圆柱形孔的一端抵接所述活塞；所述测量座基上设有用于安放靶球的靶球座；所述活塞和堵头之间的第一、二圆柱形孔内充满液体。
进一步地，所述圆柱销外套设有垫片，所述垫片抵接所述测量座基。
进一步地，所述活塞设有两圈凹槽，所述两圈凹槽内均设有橡胶圈。
进一步地，所述测量座基上还设有与所述第二圆柱形孔连通的第四孔和与所述第四孔连通的第五孔，所述第四孔和第五孔连接处形成台阶部，所述第五孔内设有刚性球，所述第五孔内壁具有内螺纹，所述第五孔内还设有用于压紧所述刚性球的第二螺栓。
进一步地，所述液体是液压油。
进一步地，所述测量座基和所述圆柱销一体成型，材料为不锈钢。
进一步地，所述圆柱销外径、圆柱销壁厚、所述圆柱销长度满足如下关系：
当D<12mm时，0.5mm≤t≤1mm，L≥4D；
当12mm≤D<16mm时，1mm≤t≤2mm，L≥4D；
当D≥16mm时，2mm≤t≤3mm，4D≤L≤6D；
其中D为圆柱销外径，t为圆柱销壁厚，L为圆柱销长度。
进一步地，第二圆柱形孔的直径为8.5mm-10.5mm；所述测量座基沿第二圆柱形孔轴线方向的长度为80mm-100mm。
进一步地，所述第四孔和第五孔均为柱状圆孔且共轴。
有益效果：本发明的测量装置，圆柱销可以完全与被测孔匹配，之间不存在间隙，从而根据靶球的球心的坐标计算出圆柱销的轴线的坐标，从而得到被测孔的轴线的坐标，测量准确，并且本发明的适配器易于插拔。
附图说明
图1为现有技术销孔类特征轴线测量适配器示意图；
图2为本发明适配器示意图；
图3为除气泡部分的局部示意图。
具体实施方式
附图标记：1圆柱销；2测量座基；3.1第一圆柱形孔；3.2第二圆柱形孔；3.3第三圆柱形孔；4第一螺栓；5活塞；5.1橡胶圈；6垫片；7靶球座；8靶球；9堵头；11第二螺栓；12刚性球；13第四孔；14第五孔。
一种孔部轴线视觉测量适配器，包括圆柱销1和与所述圆柱销1连接的测量座基2，所述圆柱销1内设有第一圆柱形孔3.1，所述测量座基2内设有第二圆柱形孔3.2和第三圆柱形孔3.3，所述第一、二、三圆柱形孔共轴，所述第一、二圆柱形孔连通；所述第一圆柱形孔3.1远离所述测量座基的一端设有堵头9，所述第二圆柱形孔3.2内设有活塞5，所述第三圆柱形孔3.3内设有内螺纹，所述测量装置还包括具有与所述内螺纹啮合的外螺纹的第一螺栓4，所述第一螺栓4靠近所述第二圆柱形孔的一端抵接所述活塞5；所述测量座基上设有用于安放靶球的靶球座7；所述活塞5和堵头9之间的第一、二圆柱形孔内充满液体。所述圆柱销外套设有环形垫片，所述垫片抵接所述测量座基。所述活塞设有两圈凹槽，所述两圈凹槽内均设有橡胶圈，两个橡胶圈增加的密封性能，防止漏油。
所述测量座基上还设有与所述第二圆柱形孔连通的第四孔13和与所述第四孔13连通的第五孔14，第四孔和第五孔均为柱状圆孔且共轴，所述第四孔和第五孔连接处形成台阶部，所述第五孔14内设有刚性球12，所述第五孔内壁具有内螺纹，所述第五孔内还设有用于压紧所述刚性球的第二螺栓11，从而这个机构可以排除第一圆柱形孔和第二圆柱形孔内的气泡。使用时液压油从第三孔灌入，液压油用量为充满第一圆柱形孔空间和第二圆柱形孔的2/3左右空间，然后从第三圆柱形孔塞入带有橡胶圈的活塞，再用第一螺栓旋入第三孔，并逐渐抵压活塞，不断增加第一孔和第二孔内液压油压力。第一圆柱形孔和第二圆柱形孔内的气泡在压力作用下穿过活塞从第四孔排出。当看到有微量液压油从第五孔中渗出时，用刚性球堵住第四孔，并用第二螺栓旋入第五孔压紧第四孔，使得第一圆柱形孔空间和第二圆柱形孔内液压油处于密封状态。
所述液体是液压油，所述测量座基和所述圆柱销一体成型，材料为不锈钢。
所述圆柱销外径、圆柱销壁厚、所述圆柱销长度满足如下关系：
当D<12mm时，0.5mm≤t≤1mm，L≥4D；
当12mm≤D<16mm时，1mm≤t≤2mm，L≥4D；
当D≥16mm时，2mm≤t≤3mm，4D≤L≤6D；
其中D为圆柱销外径，t为圆柱销壁厚，L为圆柱销长度。
更优选地，
当D＝10mm时，t＝1mm，且40mm<L<66mm；
当D＝16mm时，t＝2mm，且60mm<L<76mm；
当D＝20mm时，t＝3mm，且80mm<L<120mm；
这样的尺寸设置是根据大量的实验研究得出的，能够保证在第一螺栓旋进时，圆柱销的膨胀能够在其工作区域均匀地膨胀，所述工作区域为圆柱销上垫片和堵头之间的部分；垫片能够限制圆柱销端部的膨胀，从而保证圆柱销工作区域膨胀更加均匀，从而保证圆柱销的轴线和被测孔的轴线高度重合。
可选地，第二圆柱形孔的直径为8.5mm-10.5mm；所述测量座基沿第二圆柱形孔轴线方向的长度为80mm-100mm。更优地，所述第二圆柱形孔的直径为10.5mm；所述测量座基沿第二圆柱形孔轴线方向的长度为85mm。
本发明测量装置的具体操作为：首先将第一螺栓向后旋，从而便于将圆柱销插入被测孔中，插入之后，将第一螺栓向前旋紧，从而圆柱销膨胀，其外壁和被测孔的内壁完全贴合，此时圆柱销的轴线和被测孔的轴线是重合的。在靶球座上放置两个靶球，所述靶球为半球形的靶球，根据光学测量系统测量出两个靶球的球心的坐标，从而根据测量适配器已知的尺寸和靶球尺寸计算出圆柱销轴线的坐标，从而知道被测孔的轴线的坐标。根据靶球球心的坐标求取圆柱销的轴线的坐标的计算方法是现有技术，在此不再赘述。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。
Claims (7)
1.一种孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，包括圆柱销和与所述圆柱销连接的测量座基，所述圆柱销内设有第一圆柱形孔，所述测量座基内设有第二圆柱形孔和第三圆柱形孔，所述第一、二、三圆柱形孔共轴，所述第一、二圆柱形孔连通；所述第一圆柱形孔远离所述测量座基的一端设有堵头，所述第二圆柱形孔内设有活塞，所述第三圆柱形孔内设有内螺纹，所述测量适配器还包括具有与所述内螺纹啮合的外螺纹的第一螺栓，所述第一螺栓靠近所述第二圆柱形孔的一端抵接所述活塞；所述测量座基上设有两个用于安放靶球的靶球座；所述活塞和堵头之间的第一、二圆柱形孔内充满液体；
所述圆柱销外径、圆柱销壁厚、所述圆柱销长度满足如下关系：
当D < 12mm时，0.5mm ≤ t ≤ 1mm，L ≥ 4D；
当12mm ≤ D < 16mm时，1mm ≤ t ≤ 2mm，L ≥ 4D；
当D ≥ 16mm时，2mm ≤ t ≤ 3mm， 4D ≤ L ≤ 6D；
其中D为圆柱销外径，t为圆柱销壁厚，L为圆柱销长度；
所述第二圆柱形孔的直径为8.5mm-10.5mm；所述测量座基沿第二圆柱形孔轴线方向的长度为80mm-100mm。
2.根据权利要求1所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述圆柱销外套设有垫片，所述垫片抵接所述测量座基。
3.根据权利要求1所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述活塞设有两圈凹槽，所述两圈凹槽内均设有橡胶圈。
4.根据权利要求1所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述测量座基上还设有与所述第二圆柱形孔连通的第四孔和与所述第四孔连通的第五孔，所述第四孔和第五孔连接处形成台阶部，所述第五孔内设有刚性球，所述第五孔内壁具有内螺纹，所述第五孔内还设有用于压紧所述刚性球的第二螺栓。
5.根据权利要求1所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述液体是液压油。
6.根据权利要求1所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述测量座基和所述圆柱销一体成型，材料为不锈钢。
7.根据权利要求4所述的孔部轴线视觉测量适配器，其特征在于，所述第四孔和第五孔均为柱状圆孔且共轴。
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