CN114152183B - 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法 - Google Patents

一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114152183B
CN114152183B CN202111347019.XA CN202111347019A CN114152183B CN 114152183 B CN114152183 B CN 114152183B CN 202111347019 A CN202111347019 A CN 202111347019A CN 114152183 B CN114152183 B CN 114152183B
Authority
CN
China
Prior art keywords
curvature
eddy current
laser
workpiece
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111347019.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114152183A (zh
Inventor
陈友兴
王召巴
王宁
李泫陶
金永
杨凌
王伟
赵霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN202111347019.XA priority Critical patent/CN114152183B/zh
Publication of CN114152183A publication Critical patent/CN114152183A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114152183B publication Critical patent/CN114152183B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明属于工件涂层厚度测量技术领域，具体涉及一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法，包括：采用激光涡流传感器对变曲率工件曲率区间内的N(N≥6)种曲率半径无涂层标准件的M(M≥6)种提离距离进行标定，可获得N×M种情况下的激光测量值DJ(n,m)和涡流测量值DW(n,m),其中n＝1...N；m＝1...M；计算获得标定值DH(n,m)＝DJ(n,m)‑D0，D0为激光探头与涡流探头之间的距离等步骤，本发明在采用激光和涡流相结合进行自动化检测的基础上进行了改善，提出了针对连续变曲率工件的涡流测量校正方法，不仅克服了在标定中的人为因素的影响，简化了工程实际中的操作流程，连续变曲率半径的适用性得到了改善，而且降低了测量误差，满足了固体火箭发动机的检测要求。

Description

一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法
技术领域
本发明属于工件涂层厚度测量技术领域，具体涉及一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法。
背景技术
在能源、化工、航天等行业中，粘贴或喷镀的非金属涂层厚度对整个产品的工作性能、稳定性和使用安全都发挥着极其重要的作用，涂层厚薄不均匀或未达到规定要求，将会对其多项机械物理性能产生不良影响。如固体火箭发动机的涂层过厚，则会减少推进弹药的装药量，造成导弹射程距离缩短，达不到射击目标；涂层过薄，则推进剂在燃烧时候可能会烧透涂层，烧穿发动机壳体，甚至造成导弹提前爆炸。因此，在产品使用前或使用过程中，有必要对涂层厚度进行测量，以确保其使用安全。
在实际检测中，目前企业针对曲面工件的涂层均采用涡流(电磁)涂层测厚仪人工接触测量，该方法受人为压力的影响较大，同时由于需要接触，所以难以实现自动化。现有公开报道的可以实现自动化的检测方法是采用激光和涡流相结合来对固体火箭发动机进行自动检测(见中国专利号CN201610268322.3)。涡流在测量非平面(曲面)工件时需要进行事先标定，但对于连续变化曲率半径的工件无法做到对每一曲率半径条件下进行标定。目前现有的文献和相关报道中未涉及到连续变曲率的涡流测量的校正问题。因此，本发明提供了一种针对连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法，包含以下步骤：
1)采用激光涡流传感器对变曲率工件曲率区间内的N种曲率半径无涂层标准件的M种提离距离进行标定，其中N≥6，M≥6，可获得N×M种情况下的激光测量值DJ(n，m)和涡流测量值DW(n，m)，其中n＝1...N；m＝1...M；计算获得标定值DH(n，m)＝DJ(n，m)-D0，D0为激光探头与涡流探头之间的距离；
2)针对N种不同的曲率半径的所有M种提离距离分别做二阶多项式拟合DH(n，m)＝A(n)·DW(n，m)2+B(n)·DW(n，m)+C(n)，获得第n种曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，其中n＝1...N；
3)分别对N种不同曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，做二阶多项式拟合，A(n)＝A0·R(n)2+A1·R(n)+A2，B(n)＝B0·R(n)2+B1·R(n)+B2，C(n)＝C0·R(n)2+C1·R(n)+C2，分别获得参数A0，A1，A2，B0，B1，B2，C0，C1，C2，其中，R(n)为第n种曲率半径的半径值，其中，n＝1...N；
4)采用激光涡流传感器对带涂层的变曲率工件指定位置进行检测，分别获取激光测量值HJ和涡流测量值HW，根据检测位置的曲率半径r，计算得出a＝A0·r2+A1·r+A2，b＝B0·r2+B1·r+B2，c＝C0·r2+C1·r+C2，获得参数a，b，c，根据涡流校正公式HH＝a·HW2+b·HW+c，获得涡流探头测量的校正后的提离值HH；
5)根据几何关系，计算得到指定位置处的涂层厚度HT＝D0+HH-HJ；
6)如要进行变曲率工件的全面检测，则针对各检测位置循环步骤4)和步骤5)即可。
进一步，所述激光涡流传感器由激光探头和涡流探头组成，激光探头固定于涡流探头的正上方，检测点处于同一轴线。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
现有技术中变曲率工件的涂层厚度测量中涡流在测量变曲率工件时需要进行事先标定，但对于连续变化曲率半径的工件无法做到对每一曲率半径条件下进行标定的问题，本发明在采用激光和涡流相结合进行自动化检测的基础上进行了改善，提出了针对连续变曲率工件的涡流测量校正方法，不仅克服了在标定中的人为因素的影响，提高了检测效率，简化了工程实际中的操作流程，连续变曲率半径的适用性得到了改善，而且降低了测量误差，满足了固体火箭发动机的检测要求。
附图说明
图1为本发明涂层厚度的涡流测量校正流程图；
图2为本发明无涂层工件标定检测示意图；
图3为本发明带涂层工件厚度检测示意图；
图4为激光涡流传感器的使用示意图；
图5为未校正前的涡流测量值与真实值的误差示意图；
图6为在连续变曲率区间内通过涡流校正后的提离值与真实值的误差示意图；
图中，主测量臂—1，关节点—2，辅助测量臂—3，激光涡流传感器—4，无涂层的变曲率工件—5，涂层—6，带涂层的变曲率工件—7，激光探头—8，涡流探头—9，探头移动方向—10。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
如图1至图4所示，一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法，包含以下步骤：
1)采用激光涡流传感器对变曲率工件曲率区间内的N种曲率半径无涂层标准件的M种提离距离进行标定，可获得N×M种情况下的激光测量值DJ(n，m)和涡流测量值DW(n，m)，其中n＝1...N；m＝1...M；计算获得标定值DH(n，m)＝DJ(n，m)-D0，D0为激光探头检测面与涡流探头检测面之间的距离；所述N≥6，M≥6；所述激光涡流传感器由激光探头和涡流探头组成，激光探头固定于涡流探头的正上方，检测点处于同一轴线；
2)针对N种不同的曲率半径的所有M种提离距离分别做二阶多项式拟合DH(n，m)＝A(n)·DW(n，m)2+B(n)·DW(n，m)+C(n)，获得第n种曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，其中n＝1...N；
3)分别对N种不同曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，做二阶多项式拟合，A(n)＝A0·R(n)2+A1·R(n)+A2，B(n)＝B0·R(n)2+B1·R(n)+B2，C(n)＝C0·R(n)2+C1·R(n)+C2，分别获得参数A0，A1，A2，B0，B1，B2，C0，C1，C2，其中，R(n)为第n种曲率半径的半径值，其中，n＝1...N；
4)采用激光涡流传感器对带涂层的变曲率工件指定位置进行检测，分别获取激光测量值HJ和涡流测量值HW，根据检测位置的曲率半径r，计算得出a＝A0·r2+A1·r+A2，b＝B0·r2+B1·r+B2，c＝C0·r2+C1·r+C2，获得参数a，b，c，根据涡流校正公式HH＝a·HW2+b·HW+c，获得涡流探头测量的校正后的提离值HH；
5)根据几何关系，计算得到指定位置处的涂层厚度HT＝D0+HH-HJ；
6)如要进行变曲率工件的全面检测，则针对各检测位置循环步骤4)和步骤5)即可。
由图5，图6可知，选取曲面工件截面曲率半径区间[20,50]进行检测，采集该区间指定位置r＝25、35、45的涡流信号，可得到未校正前的最大测量误差分别为0.08mm、0.07mm、0.06mm,通过本文中的校正方法，得到校正后的最大测量误差为0.02mm。可以看出，改进后，变曲率工件的测量误差明显减小，满足了工程实际中对连续变曲率工件的检测标准，实际检测效率得到改善，满足了固体火箭发动机的检测要求。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法，其特征在于：包含以下步骤：
1)采用激光涡流传感器对变曲率工件曲率区间内的N种曲率半径无涂层标准件的M种提离距离进行标定，其中N≥6，M≥6，可获得N×M种情况下的激光测量值DJ(n,m)和涡流测量值DW(n,m),其中n＝1...N；m＝1...M；计算获得标定值DH(n,m)＝DJ(n,m)-D0，D0为激光探头与涡流探头之间的距离；
2)针对N种不同的曲率半径的所有M种提离距离分别做二阶多项式拟合DH(n,m)＝A(n)·DW(n,m)2+B(n)·DW(n,m)+C(n)，获得第n种曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，其中n＝1...N；
3)分别对N种不同曲率半径的参数A(n)，B(n)，C(n)，做二阶多项式拟合，A(n)＝A0·R(n)2+A1·R(n)+A2，B(n)＝B0·R(n)2+B1·R(n)+B2,C(n)＝C0·R(n)2+C1·R(n)+C2，分别获得参数A0,A1,A2,B0,B1,B2,C0,C1,C2，其中，R(n)为第n种曲率半径的半径值，其中，n＝1...N；
4)采用激光涡流传感器对带涂层的变曲率工件指定位置进行检测，分别获取激光测量值HJ和涡流测量值HW，根据检测位置的曲率半径r，计算得出a＝A0·r2+A1·r+A2，b＝B0·r2+B1·r+B2，c＝C0·r2+C1·r+C2，获得参数a,b,c，根据涡流校正公式HH＝a·HW2+b·HW+c,获得涡流探头测量的校正后的提离值HH；
5)根据几何关系，计算得到指定位置处的涂层厚度HT＝D0+HH-HJ；
6)如要进行变曲率工件的全面检测，则针对各检测位置循环步骤4)和步骤5)即可。
2.根据权利要求1所述的一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法，其特征在于：所述激光涡流传感器由激光探头和涡流探头组成，激光探头固定于涡流探头的正上方。
CN202111347019.XA 2021-11-15 2021-11-15 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法 Active CN114152183B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111347019.XA CN114152183B (zh) 2021-11-15 2021-11-15 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111347019.XA CN114152183B (zh) 2021-11-15 2021-11-15 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114152183A CN114152183A (zh) 2022-03-08
CN114152183B true CN114152183B (zh) 2023-05-26

Family

ID=80459967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111347019.XA Active CN114152183B (zh) 2021-11-15 2021-11-15 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114152183B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8808261D0 (en) * 1988-04-08 1988-05-11 Kineron Gauging Systems Ltd Thickness measurement device
EP0589315A1 (de) * 1992-09-24 1994-03-30 Krupp Hoesch Tecna Aktiengesellschaft Einrichtung zum Messen der Schichtdicke eines in Richtung der Rohrachse kontinuierlich bewegten Rundrohrstranges aus Stahl
CN1207493A (zh) * 1998-09-04 1999-02-10 清华大学 金属基体表面非金属涂层厚度非接触测量方法及其装置
JPH11351856A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd シート厚さ測定装置
CN103234467A (zh) * 2013-04-19 2013-08-07 中北大学 测量变直径固体火箭发动机粘接层厚度的方法及装置
JP2014122823A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Nippon Zeon Co Ltd 測定方法、カーボンナノチューブ配向集合体の製造方法及び測定装置
CN105806234A (zh) * 2016-04-27 2016-07-27 中北大学 一种固体火箭发动机涂层厚度自动检测装置及检测方法
CN107101573A (zh) * 2017-05-03 2017-08-29 武汉轻工大学 一种超薄玻璃厚度的在线测量装置、方法及应用
CN111486782A (zh) * 2019-01-26 2020-08-04 保定长空科技有限公司 一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备
CN113028970A (zh) * 2021-03-12 2021-06-25 北方民族大学 一种基于涡流技术的管道工件同时测距测厚法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11143495B2 (en) * 2018-09-24 2021-10-12 Honeywell International Inc. Thickness measurement with inductive and optical displacement sensors

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8808261D0 (en) * 1988-04-08 1988-05-11 Kineron Gauging Systems Ltd Thickness measurement device
EP0589315A1 (de) * 1992-09-24 1994-03-30 Krupp Hoesch Tecna Aktiengesellschaft Einrichtung zum Messen der Schichtdicke eines in Richtung der Rohrachse kontinuierlich bewegten Rundrohrstranges aus Stahl
JPH11351856A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd シート厚さ測定装置
CN1207493A (zh) * 1998-09-04 1999-02-10 清华大学 金属基体表面非金属涂层厚度非接触测量方法及其装置
JP2014122823A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Nippon Zeon Co Ltd 測定方法、カーボンナノチューブ配向集合体の製造方法及び測定装置
CN103234467A (zh) * 2013-04-19 2013-08-07 中北大学 测量变直径固体火箭发动机粘接层厚度的方法及装置
CN105806234A (zh) * 2016-04-27 2016-07-27 中北大学 一种固体火箭发动机涂层厚度自动检测装置及检测方法
CN107101573A (zh) * 2017-05-03 2017-08-29 武汉轻工大学 一种超薄玻璃厚度的在线测量装置、方法及应用
CN111486782A (zh) * 2019-01-26 2020-08-04 保定长空科技有限公司 一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备
CN113028970A (zh) * 2021-03-12 2021-06-25 北方民族大学 一种基于涡流技术的管道工件同时测距测厚法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于涡流检测的曲面涂层厚度影响因素分析;杨晓辉;金永;杨凌;;中北大学学报(自然科学版)(01);全文 *
基于自适应多项式拟合的涡流测量校正方法;王宁等;《中国测试》;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114152183A (zh) 2022-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107655552B (zh) 一种基于非测量段传播时差及零漂误差的超声水表流速修正方法
CN109781860B (zh) 一种对比试块及校准方法
CN113221294B (zh) 一种发动机整机条件下高低压涡轮膨胀比获取方法
CN114152183B (zh) 一种连续变曲率工件涂层厚度的涡流测量校正方法
Woike et al. Testing of a microwave blade tip clearance sensor at the NASA Glenn Research Center
JP2018510282A (ja) キャビティ壁を被覆するための方法および被覆システム
CN114353656B (zh) 一种渐变曲率工件涂层厚度的涡流测量曲面校正方法
CN109724727B (zh) 燃气轮机曲面叶片残余应力测量方法及其装置
Stöbener et al. Areal parameters for the characterisation of gear distortions
CN113740058A (zh) 一种齿轮双面啮合检测方法
CN111521690B (zh) 一种机载全声程可工件本体校准的曲线定量方法
CN112414265A (zh) 发动机孔径尺寸测量补偿计算方法、测量补偿方法和装置
US20200309501A1 (en) Cartridge and Chamber Gauges
CN116338669A (zh) 航空发动机进气导向器机匣叶片安装孔错位纠偏加工方法
CN104931229A (zh) 一种测量高超声速流动中表面热流率的集成薄膜传感器
CN113059515B (zh) 航空发动机涡轮叶片叶冠弦宽的测量夹具及测量方法
US20170002682A1 (en) Detection method of sensor in gas turbine
EP3943876B1 (en) Methods for measuring part size and runout
EP3744951A1 (en) Proximity vane angle measurement
CN114087943B (zh) 针对未知参数的圆渐开线涡旋空压机型线精度测试方法
EP2972077B1 (en) Datum transfer apparatus and method for inspecting coated components
CN105547691B (zh) 功率轴组件扭矩标定装置及扭矩匹配控制方法
CN111537127B (zh) 一种x射线应力仪的全量程校准方法
CN113865515B (zh) 轴承偏斜角测量方法及其工具、轴承安装质量检测方法
CN220894212U (zh) 一种管道脉冲涡流检测的专用试块

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant