CN112504084B - 内曲面型面反向检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工艺装备安装技术，涉及一种内曲面型面反向检测装置及方法。本发明内曲面型面反向检测装置基准座(7)的底座基准轴(10)插入待检测内曲面型面的检测孔中，然后利用外部设备测量检测座(3)上放置的光标球坐标，结合检测座(3)、横向转接轴(4)、调节轴(5)、竖向转接轴(6)和基准座(7)的方位信息和调节轴(5)的角度信息，换算获取内曲面型面的检测孔相对光标球的位置信息，重复上述测量过程，对待测内曲面型面中的不同位置的检测孔进行测量，从而获取待测型面曲面信息。本发明结构简单、拆卸方便、易于操作能够实现对内曲面型面进行精确测量，具有较大实际应用价值。

Description

内曲面型面反向检测装置及方法

技术领域

本发明属于工艺装备安装技术，涉及一种内曲面型面反向检测装置及方法。

背景技术

工艺装备存在大量复合曲面结构，使用时对工作曲面型面外形有精确要求，因此经常需要对曲面工作型面外形进行检测安装。

工艺装备曲面型面检测安装技术，一般采用在工艺装备工作曲面型面内设置定位孔，通过正向对定位孔的位置检测，实现对工艺装备曲面型面的检测安装。

工艺装备曲面检测用的定位孔为法向台阶孔，当前检测用光标座为短尺寸台阶柱状结构，材料为金属件。目前使用光标座对工艺装备曲面中的定位孔位置进行检测工作时，采取正向检测安装技术实施，针对于闭合式结构工艺装备型面检测安装，采用在工艺装备的背面非工作面上，制造出安装定位孔，再应用正向检测安装技术间接来实现，但由于非工作面上制造的安装定位孔，是将工艺装备的工作型面翻转向下后重新找正制造完成的，该方法与工艺装备工作曲面型面的精确制造，存在非同一基准的重新找正制造误差。另外，采取正向检测安装技术，要求检测工作空间中不能同时存在其它遮挡零、部件和工装，因此造成大量存在内曲面及闭合曲面的工艺装备检测安装工作难以实施。

发明内容

本发明的目的：提供一种结构简单、拆卸方便、易于操作能够实现对内曲面型面进行精确测量的反向检测装置及方法。

本发明的技术方案：内曲面型面反向检测装置，其包括检测座3、横向转接轴4、调节轴5、竖向转接轴6和基准座7，其中，所述检测座3为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于放置光标球的球形凹槽22，底端有用于定位的圆柱状的检测基准轴21；横向转接轴4为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于转接的横向转接定位孔19，底端有用于定位的圆柱状横向转接基准轴18；调节轴5由弯角轴14和刻度盘12两段组成，弯角轴14为带弯折角度状的台阶柱状结构，弯角轴14顶端中心设置有用于与检测座3或横向转接轴4转接的弯角定位孔15，弯角轴14底端有用于与刻度盘12定位的圆柱状的弯角基准轴，刻度盘12为圆柱轴，刻度盘12顶端中心设置有用于与弯角基准轴转接的定位孔，刻度盘12底端中心设置有用于与竖向转接轴6或基准座7转接的刻度定位方孔16，；竖向转接轴6为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于定位的方状的竖向基准轴11，底端有用于转接的竖向定位方孔13；基准座7为台阶柱状结构，基准座7的顶端中心设置有用于定位的方形状的座顶基准轴8，基准座7的底端中心设置有用于定位的座底基准轴10，用于插入待测内曲型面的检测定位孔中。

所述基准座7上环绕基准轴设置有若干型面定位孔9，用于调整并固定光标球测量方位。

所述调节轴5的弯角轴14的弯折角度为30度～160度，可以进一步满足不同型面测量需求。

所述横向转接轴4和竖向转接轴6为若干个相互套接的转接轴，以进行长度调节。

所述调节轴5的弯角轴14的底侧外圆面上设置有刻度线，弯角基准轴侧面上制造有限位圆孔，刻度盘12的顶部外圆侧面上设置有刻度线和刻度孔，弯角轴14的弯角基准轴插入刻度盘12顶面的定位孔中，刻度盘12的顶面与弯角轴14竖向底面贴合固定连接。

所述调节轴5的刻度盘12顶部侧面外圆上设置有限位销，用于固定弯角基准轴转动位置，从而通过旋转可以进一步对测量光标球方位进行精确调整，以提高测量精度。

所述基准座7底部型面与待检测型面一致为曲面或平面。

一种基于所述的内曲面型面反向检测装置的检测方法，其基准座7的底座基准轴10插入待检测型面检测孔中，然后利用外部设备检测检测座3上的光标球坐标，结合检测座3、横向转接轴4、调节轴5、竖向转接轴6和基准座7的方位信息和调节轴5的角度信息，换算获取检测孔相对光标球的位置信息，重复上述测量过程，对待测内曲型面中不同位置的检测孔进行测量，从而获取待测工艺装备内曲面型面位置信息。

所述的内曲面型面反向检测方法，基准座7的底座基准轴10插入待检测内曲型面检测孔中后，旋转底座基准轴10，调整光标球位置，并通过型面定位孔9定位。

所述的内曲面型面反向检测方法，旋转所述调节轴横向端和竖向端，以进行进一步方位调整，所旋转转动的角度通过刻度盘读取。

本发明的有益效果为：本发明内曲面型面反向检测装置放入检测定位孔后，通过以下三种方法可方便精确的实现测量位置调整：①调整横向转接轴4和竖向转接轴6的长度尺寸；②调整定位螺栓插入基准座7的不同型面定位孔9与工艺装备工作型面中的检测定位孔侧面的定位螺孔固定；③调整竖向转接轴6的竖向定位方孔13套在基准座7的座顶基准轴8上的方向，从而将对内曲面型面的测量转换为对光标球的测量，定位方法简洁，定位精确，安装精确度高，方便在深陷的闭合结构工艺装备中对法向定位孔实施反向检测，解决了之前检测工艺装备中的法向定位孔仅能实施正向检测的难题。

附图说明

图1是本发明内曲面型面反向检测装置零件分解图；

图2是本发明内曲面型面反向检测装置测量示意图，

其中，1-内曲面型面反向检测装置、2-包含内曲面的工艺装备、3-检测座、4-横向转接轴、5-调节轴、6-竖向转接轴、7-基准座、8-座顶基准轴、9-型面定位孔、10-座底基准轴、11-竖向基准轴、12-刻度盘、13-竖向定位方孔、14-弯角轴、15-弯角定位孔、16-刻度定位方孔、18-横向转接基准轴、19-横向转接定位孔、21-检测基准轴、22-球形凹槽。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

实施例1：

工艺装备为闭合式结构，工艺装备的内工作型面为双曲面，在工作型面内制造有法向定位孔，在法向定位孔的顶端制有同心的下陷台阶孔。

在双曲面工艺装备中需检测的法向定位孔的实际内径尺寸为Φ12H7毫米，孔深20毫米，下陷台阶孔的制造内径尺寸为Φ32毫米，孔深5毫米，法向定位孔顶部中心点理论坐标为(X-299.424,Y-234.424,Z27.12)。

参照图1，其是本发明内曲面型面反向检测装置的零件分解图。所述内曲面型面反向检测装置由检测座、横向转接轴、调节轴、竖向转接轴和基准座组成。

所述检测座为台阶圆柱状结构，检测座的顶端圆柱尺寸为Φ30X10毫米，检测座的底端圆柱尺寸为Φ20X60毫米，检测座的顶端面到底端面的距离尺寸为70±0.02毫米，检测座的顶端中心制造有Φ10H7毫米尺寸的球形凹槽，台阶圆柱底端制造出外廓尺寸为Φ10h8X10毫米的圆柱。

所述横向转接轴为台阶圆柱状结构，横向转接轴的外廓尺寸为Φ20X240±0.02毫米，其顶端中心制造有Φ10H7X15毫米尺寸的定位孔，横向转接轴的底端制造有Φ10h8X10毫米圆柱。

所述调节轴由弯角轴和刻度盘两段组成，弯角轴为弯折125度角度状的外径尺寸为Φ20h8毫米圆柱轴，弯角轴的横向直线长度为50±0.02毫米，弯角轴的竖向直线长度为20±0.02毫米，弯角轴顶端中心制造有Φ10H7X15毫米圆孔，弯角轴的竖向底端制造有Φ10h8X10毫米外廓的弯角基准轴，在弯角基准轴侧面上制造有Φ4H7毫米的限位孔，刻度盘为Φ20X30±0.02毫米的圆柱轴，刻度盘顶端中心制造有Φ10H7X15毫米定位孔，刻度盘底端中心制造有5H8X5H8X15毫米的刻度定位方孔，刻度盘的顶部侧面上设置有刻度线和Φ4H7毫米的刻度孔，刻度盘侧面上设置有限位销用于固定弯角基准轴转动位置；

所述竖向转接轴为上方下圆的台阶柱状结构，竖向转接轴的底段圆柱尺寸为Φ20X170±0.02毫米，竖向转接轴的顶段方形柱体外廓尺寸为5h8X5h8X10毫米,竖向转接轴的底端中心制造有5H8X5H8X15毫米定位方孔。

所述基准座为台阶圆柱状结构，基准座的上段圆柱尺寸为Φ20X54毫米，基准座的中段圆柱尺寸为Φ28X6毫米，基准座的上段顶面到中段底面的距离为60±0.02毫米，基准座的上段顶面中心制造有5h8X5h8X10毫米尺寸的定位方轴，基准座的下段圆柱尺寸为Φ12h8X10毫米,基准座的中段圆柱表面沿轴心成45度角均布有5个Φ8H7尺寸的定位孔。

利用本发明内曲面型面反向检测装置进行内曲面型面检测安装，具体过程如下：

(一)根据工作现场工艺装备内曲面型面的外侧周围现场环境情况，确定实施检测坐标点位置；

(二)根据检测点与工艺装备工作型面中的检测定位孔的水平尺寸和纵向尺寸要求，参照图1组装本发明内曲面型面反向检测装置，将基准座的座底基准轴插入内曲面型面中的检测定位孔中，用定位螺栓通过基准座的型面定位孔，与内曲面型面中的检测定位孔外侧的定位螺孔固定，使基准座的中段圆柱的底面与内曲面型面贴合；

(三)根据检测坐标点位置确定后的检测座所在位置方向，将竖向转接轴的竖向定位方孔套在基准座的座顶基准轴上，使竖向转接轴的底面与基准座的顶面贴合固定；

(四)根据检测坐标点位置确定后的检测座所在的位置方向，将刻度盘的刻度定位方孔套在竖向转接轴的竖向基准轴上，使刻度盘的底面与竖向转接轴的顶面贴合固定，利用限位销将刻度盘的顶面与弯角轴竖向底面贴合固定连接，使弯角轴和刻度盘两段连接部位的刻度线相互对应限位；

(五)将横向转接轴的横向转接基准轴插入调节轴的弯角定位孔中，使横向转接轴的底面与弯角轴的顶面贴合固定；

(六)将检测座的检测基准轴插入横向转接轴的横向转接定位孔中，使检测座的底面与横向转接轴的顶面贴合固定；

(七)将光标球放置在检测座的球形凹槽内吸附固定，使用光学仪器检测光标球的球心坐标数值，经综合三次以上检测数据后，确定实测凹槽的圆弧中心点坐标值为(X-86.683,Y307.659,Z149.982)，根据工艺装备内型面定位孔顶部中心点理论坐标(X-299.424,Y-234.424,Z27.12)换算得知，球形凹槽的圆弧中心点理论坐标值为(X-86.603,Y307.649,Z150)，分析确定工艺装备的内曲面工作型面中的法向定位孔，实测位置坐标数值与理论位置坐标数值满足±0.1毫米位置公差要求，因此确定工艺装备的内曲面型面中的定位孔的位置准确。

实施例2：

工艺装备为闭合式结构，工艺装备的内工作型面为双曲面，在工作型面内制造有法向定位孔，在法向定位孔的顶端制有同心的下陷台阶孔。

在双曲面工艺装备中需检测的法向定位孔的实际内径尺寸为Φ16H7毫米，孔深20毫米，下陷台阶孔的制造内径尺寸为Φ32毫米，孔深5毫米，法向定位孔顶部中心点理论坐标为(X-89.762,Y0,Z534.997)。

参照图1，本发明内曲面型面反向检测装置的零件分解图。该实施例中的，所述内曲面型面反向检测装置结构与实施例1基本相同，其由检测座、横向转接轴、调节轴、竖向转接轴和基准座组成。

所述检测座为台阶圆柱状结构，检测座的顶端圆柱尺寸为Φ30X10毫米，检测座的底端圆柱尺寸为Φ20X60毫米，检测座的顶端面到底端面的距离尺寸为80±0.02毫米，检测座的顶端中心制造有Φ10H7毫米尺寸的球形凹槽，台阶圆柱底端制造出外廓尺寸为Φ10h8X10毫米的圆柱。

所述横向转接轴为台阶圆柱状结构，横向转接轴的外廓尺寸为Φ20X170±0.02毫米，其顶端中心制造有Φ10H7X15毫米尺寸的定位孔，横向转接轴的底端制造有Φ10h8X10毫米圆柱。

所述调节轴由弯角轴和刻度盘两段组成，弯角轴为弯折125度角度状的外径尺寸为Φ20h8毫米圆柱轴，弯角轴的横向直线长度为50±0.02毫米，弯角轴的竖向直线长度为20±0.02毫米，弯角轴顶端中心制造有Φ10H7X15毫米圆孔，弯角轴的竖向底端制造有Φ10h8X10毫米外廓的弯角基准轴，在弯角基准轴侧面上制造有Φ4H7毫米的限位孔，刻度盘为Φ20X30±0.02毫米的圆柱轴，刻度盘顶端中心制造有Φ10H7X15毫米定位孔，刻度盘底端中心制造有5H8X5H8X15毫米的刻度定位方孔，刻度盘的顶部侧面上设置有刻度线和Φ4H7毫米的刻度孔，刻度盘侧面上设置有限位销用于固定弯角基准轴转动位置；

所述竖向转接轴为上方下圆的台阶柱状结构，竖向转接轴的底端圆柱尺寸为Φ20X70±0.02毫米，竖向转接轴的顶端方形柱体外廓尺寸为5h8X5h8X10毫米,竖向转接轴的底端中心制造有5H8X5H8X15毫米定位方孔。

所述基准座为台阶圆柱状结构，基准座的上段圆柱尺寸为Φ20X54毫米，基准座的中段圆柱尺寸为Φ28X6毫米，基准座的上段顶面到中段底面的距离为60±0.02毫米，基准座的上段顶面中心制造有5h8X5h8X10毫米尺寸的定位方轴，基准座的下段圆柱尺寸为Φ16h8X10毫米,基准座的中段圆柱表面沿轴心成45度角均布有5个Φ8H7尺寸的定位孔。

利用本发明内曲面型面反向检测装置进行内曲面型面检测安装，具体过程如下：

(一)根据工作现场工艺装备内曲面型面的外侧周围现场环境情况，确定实施检测坐标点位置；

(二)根据检测点与工艺装备工作型面中的检测定位孔的水平尺寸和纵向尺寸要求，参照图1组装本发明内曲面型面反向检测装置，将基准座的座底基准轴插入内曲面型面中的检测定位孔中，用定位螺栓通过基准座的型面定位孔，与内曲面型面中的检测定位孔外侧的定位螺孔固定，使基准座的中段圆柱的底面与内曲面型面贴合；

(三)根据检测坐标点位置确定后的检测座所在位置方向，将竖向转接轴的竖向定位方孔套在基准座的座顶基准轴上，使竖向转接轴的底面与基准座的顶面贴合固定；

(四)根据检测坐标点位置确定后的检测座所在的位置方向，将刻度盘的刻度定位方孔套在竖向转接轴的竖向基准轴上，使刻度盘的底面与竖向转接轴的顶面贴合固定，利用限位销将刻度盘的顶面与弯角轴竖向底面贴合固定连接，使弯角轴和刻度盘两段连接部位的刻度线相互对应限位；

(五)将横向转接轴的横向转接基准轴插入调节轴的弯角定位孔中，使横向转接轴的底面与弯角轴的顶面贴合固定；

(六)将检测座的检测基准轴插入横向转接轴的横向转接定位孔中，使检测座的底面与横向转接轴的顶面贴合固定；

(七)将光标球放置在检测座的球形凹槽内吸附固定，使用光学仪器检测光标球的球心坐标数值，经综合三次以上检测数据后，确定实测凹槽的圆弧中心点坐标值为(X-47.32,Y414.720,Z376.726)，根据工艺装备内型面定位孔顶部中心点理论坐标(X-89.762,Y0,Z534.997)换算得知，球形凹槽的圆弧中心点理论坐标值为(X-47.36,Y414.715,Z376.749)，分析确定工艺装备的内曲面工作型面中的法向定位孔，实测位置坐标数值与理论位置坐标数值满足±0.1毫米位置公差要求，因此确定工艺装备的内曲面型面中的定位孔的位置准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，另外，本发明未详尽部分均为常规技术。

Claims (7)

1.内曲面型面反向检测装置，其特征在于，包括检测座(3)、横向转接轴(4)、调节轴(5)、竖向转接轴(6)和基准座(7)，其中，所述检测座(3)为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于放置光标球的球形凹槽(22)，底端有用于定位的圆柱状的检测基准轴(21)；横向转接轴(4)为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于转接的横向转接定位孔(19)，底端有用于定位的圆柱状的横向转接基准轴(18)；调节轴(5)为带弯折角度状的圆柱轴，顶端中心设置有用于与检测座(3)或横向转接轴(4)转接的弯角定位孔(15)，底端中心设置有用于与竖向转接轴(6)或基准座(7)转接的刻度定位方孔(16)；竖向转接轴(6)为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于定位的方形状的竖向基准轴(11)，底端有用于转接的竖向定位方孔(13)；基准座(7)为台阶柱状结构，顶端中心设置有用于定位的方形状的座顶基准轴(8)，底端中心设置有用于定位的座底基准轴(10)，用于插入待测内曲面型面的检测定位孔中；

所述基准座(7)上环绕基准轴设置有若干型面定位孔(9)；

所述调节轴(5)分成弯角轴(14)和刻度盘(12)两段，且两段连接部设置有刻度线，其中，刻度盘(12)的顶面与弯角轴(14)竖向底面贴合固定连接，弯角轴(14)底部的弯角基准轴插入刻度盘(12)顶面的定位孔与刻度盘(12)的顶部定位连接。

2.根据权利要求1所述的内曲面型面反向检测装置，其特征在于，所述调节轴(5)的弯折角度为30度～160度。

3.根据权利要求1所述的内曲面型面反向检测装置，其特征在于，所述横向转接轴(4)和竖向转接轴(6)为若干个相互套接的转接轴，以进行长度调节。

4.根据权利要求1所述的内曲面型面反向检测装置，其特征在于，所述调节轴(5)的刻度盘(12)顶部外圆上设置有限位销用于固定弯角基准轴转动位置。

5.根据权利要求1所述的内曲面型面反向检测装置，其特征在于，所述基准座(7)的中段圆柱底部型面与待检测型面一致为曲面或平面。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的内曲面型面反向检测装置的检测方法，其特征在于，基准座(7)的底座基准轴(10)插入待检测内曲面型面的检测孔中，然后利用外部设备测量检测座(3)上放置的光标球坐标，结合检测座(3)、横向转接轴(4)、调节轴(5)、竖向转接轴(6)和基准座(7)的方位信息和调节轴(5)的角度信息，换算获取内曲面型面的检测孔相对光标球的位置信息，重复上述测量过程，对待测内曲面型面中的不同位置的检测孔进行测量，从而获取待测型面曲面信息；

基准座(7)的座底基准轴(10)插入待检测内曲面型面的检测孔中后，旋转座底基准轴(10)，调整光标球位置，并通过型面定位孔(9)定位。

7.根据权利要求6所述的内曲面型面反向检测方法，其特征在于，旋转所述调节轴(5)的弯角轴(14)在刻度盘(12)上的位置，以进行进一步方位调整，所旋转转动的角度通过刻度线读取。

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