CN114184157A - 一种制孔垂直度检测装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制孔垂直度检测装置，包括：操作手柄；测量组件，测量组件包括测量端和位移采集器，测量组件连接于操作手柄上且延伸至操作手柄内部，测量端插入被测制孔时以垂直度的变化产生位移；生成位移数据；环形支架，环形支架与测量组件同轴。本发明通过测量组件、环形支架和激光投影组的组合，同时采集位移数据和间距数据信息，利用处理模块处理位移数据和间距数据信息，得到平面法向量和法矢方向的信息，并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。通过数据化的分析和处理，准确度更高，解决了现有技术中无法保证对制孔垂直度检测的准确度，保证了垂直度的检测准确性、完整性。

Description

一种制孔垂直度检测装置及使用方法

技术领域

本发明涉及飞机加工技术领域，尤其涉及一种制孔垂直度检测装置及使用方法。

背景技术

机械连接是飞机结构连接的主要方式，其连接强度是影响飞机疲劳的重要因素。在飞机装配过程中，大量连接通过铆钉、螺钉连接，制孔垂直度(孔的轴心线与结构表面法矢之间的夹角)作为连接质量评价的重要指标，垂直度超出设计要求会导致连接件强度下降，造成质量事故。

当前飞机装配连接孔大部分采用人工制孔。人工制孔时，制孔垂直度主要靠工人的操作技能保证，但长期以来缺乏高效、准确的孔垂直度检测手段，难以对人工制孔的垂直度进行评价，带来了一定的质量隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中无法保证制孔垂直度的检测精度的技术问题，而提出的一种制孔垂直度检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种制孔垂直度检测装置，包括：操作手柄；测量组件，所述测量组件包括测量端和位移采集器，所述测量组件连接于所述操作手柄上且延伸至所述操作手柄内部，所述测量端插入被测孔时随孔垂直度的变化产生位移；所述位移采集器位于所述操作手柄内，且所述位移采集器用于感应所述测量端发生的位移，以生成位移数据；环形支架，所述环形支架设置在所述操作手柄上，所述环形支架与所述测量组件同轴；多组激光投影组件，所述激光投影组件设置在所述环形支架上，多组所述激光投影组件绕所述环形支架环形阵列分布，所述激光投影组件用于生成制孔的间距数据；处理模块，所述处理模块分别与所述激光投影组件和所述测量组件的位移采集器电性连接，所述处理模块用于接收所述位移数据和所述间距数据，并根据所述位移数据和所述间距数据，获得所述被测制孔的垂直度数据。

可选的，所述位移采集器为位移传感器；所述测量端包括：测量杆，所述测量杆连接于所述操作手柄上，所述测量杆的内部设置有活动腔，所述测量杆远离所述操作手柄的一端外壁上设置有多组第一连孔，所述第一连孔与所述活动腔相连通；推力销，所述推力销活动设置在所述活动腔内，使得所述推力销沿所述测量杆轴向移动；且所述推力销在与所述测量杆的轴向平行的方向上抵设于所述活动腔的内；连接杆，所述连接杆位于所述活动腔内，且所述连接杆与所述推力销相连，所述连接杆延伸至所述操作手柄的内部，所述位移传感器用于感应所述连接杆发生的位移，以生成位移数据；活动触头，所述活动触头在所述测量杆的径向方向上活动连接于所述第一连孔内，所述活动触头与所述推力销相接触；所述活动触头与所述推力销接触的一面为第一倾斜面，所述推力销与所述活动触头接触的一面为与所述第一倾斜面配合的第二倾斜面，使得所述活动触头在沿所述测量杆的径向方向移动时推动所述推力销沿所述测量杆轴向方向上移动。

可选的，所述操作手柄内还设置有推进腔，所述连接杆延伸至所述推进腔的内部；所述操作手柄包括：扳机，所述扳机从操作手柄外延伸至所述推进腔的内部，并与所述连接杆远离所述推力销的一端相连。

可选的，所述活动触头延远离所述第一倾斜面的一端棱边设置为倒圆。

可选的，所述测量杆与所述操作手柄可拆卸连接。

可选的，所述测量杆通过锁紧件与所述操作手柄可拆卸连接。

可选的，所述测量杆的外径与被测孔的内径之差的绝对值小于2mm。

可选的，所述环形支架包括：中间支架，所述中间支架与所述操作手柄相连，所述中间支架与所述测量组件同轴；多组激光投影支架，多组所述激光投影支架环形阵列连接在所述中间支架上，各所述激光投影组件分别连接于所述激光投影支架上。

可选的，所述多组激光投影支架包括四组激光投影支架，各组激光投影支架之间夹角为90度。

可选的，所述中间支架和所述激光投影支架为轻质合金材料或碳纤维材料，所述中间支架和所述激光投影支架为一体化成型结构。

本发明的有益效果为：

本发明的实施例提供的一种制孔垂直度检测装置，由于测量组件、环形支架和激光投影组的组合，使得在测量时，可同时采集位移数据和间距数据信息，从而利用处理模块处理位移数据和间距数据信息，得到平面法向量和法矢方向的信息，并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。相对于现有通过人工观察进行垂直度判定，本申请通过数据化的分析和处理，其测量结果更可靠，准确度更高，解决了现有技术中无法保证对制孔垂直度检测的准确度的技术问题，保证了垂直度的检测准确性、完整性，还提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明中实施例中提供的一种制孔垂直度检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明中实施例中提供的一种制孔垂直度检测装置的环形支架结构示意图；

图3为本发明中实施例中提供的一种制孔垂直度检测装置操作手柄组件结构的平面示意图；

图4为本发明中实施例中提供的一种制孔垂直度检测装置中的操作手柄结构剖视图；

图5为本发明中实施例中提供的一种制孔垂直度检测装置中的测量杆结构的平面剖视图。

图中标记如下所示：

1、测量组件；

11、活动触头；12、测量杆；121、活动腔；13、连接杆；14、弹簧；15、推力销；

2、环形支架；

21、中间支架；22、连接孔；23、激光投影支架；

3、激光投影组件；

31、信号发射器；32、激光投影镜片；33、壳体；

4、操作手柄；

41、锁紧件；42、推进腔；43、处理模块；44、扳机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

参照图1-5，一种制孔垂直度检测装置，包括操作手柄4、测量组件1、环形支架2和处理模块43。所述操作手柄4呈握把状，以便于操作人员进行操作。所述测量组件1设置在所述操作手柄4一侧，所述测量组件1包括测量端和位移采集器，所述位移采集器连接于所述操作手柄4上，且所述位移采集器延伸至所述操作手柄4内部；所述测量端与所述位移采集器同轴设置，测量端伸入被测制孔中，然后经过位移采集器可感应所述测量端发生的位移，以生成位移数据。环形支架2，所述环形支架2设置在所述操作手柄4上，所述环形支架2与所述测量组件1同轴；所述激光投影组件3设置在环形支架2上，所述激光投影组件3可设置为四组，四组所述激光投影组件3在环形支架2上呈环形阵列分布，所述激光投影组件3用于生成被测制孔的间距数据；所述操作手柄4上还设置有处理模块43，所述处理模块43分别与所述激光投影组件3和所述测量组件1的位移采集器电性连接，所述处理模块43用于接收所述位移数据和所述间距数据，并根据所述位移数据和所述间距数据，获得所述被测制孔的垂直度数据。本实施例中，所述激光投影组件3可设置为一组或一组以上(包括四组)，数量可根据被测制孔的检测要求进行设置，在此就不做过多概述。通过测量组件1的测量端伸入被测制孔中，让所述位移采集器进行采集位移数据，并进行反馈；所述激光投影组件3对被测制孔进行投影，生成被测制孔的间距数据，并将所得到的间距数据进行反馈；处理模块43接收位移数据和间距数据，同时处理模块43处理所接收的被测制孔位移数据和间距数据信息，得到平面法向量和法矢方向的信息。并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。通过数据化的分析和处理，解决了现有技术中无法保证对制孔垂直度检测的准确度。保证了垂直度的检测准确性、完整性。

所述操作手柄4的内部设置有推进腔42，所述推进腔42的内部设置有扳机44，所述扳机44从操作手柄4外延伸至所述推进腔42的内部，并与所述测量组件1相连。也即，所述扳机44从操作手柄4内部的推进腔42向外延伸至操作手柄4的外部，以便于操作人员通过搬动扳机44带动位移采集器移动，因位移采集器和测量端呈径向设置，也即操作人员可通过位移采集器控制测量端进行调整。在本实施例中，所述扳机44铰接在所述推进腔42内，且所述扳机44的设置方位与所述测量端和位移采集器的移动方向设置，以便于可以通过扳机44通过位移采集器间接控制测量端的检测位置。

所述测量端包括：测量杆12、推力销15、连接杆13和活动触头11。所述测量杆12设置在所述操作手柄4上，所述测量杆12的内部设置有活动腔121，所述测量杆12远离所述操作手柄4的一端外壁上设置有多组第一连孔，所述第一连孔在测量杆12的外壁上呈环形阵列分布，所述第一连孔与所述活动腔121相贯穿贯穿连通；所述推力销15设置在所述活动腔121内，所述推力销15通过弹簧14与所述活动腔121的内壁相连；所述连接杆13设置在所述活动腔121的内部，所述连接杆13沿所述测量杆12的径向设置，所述连接杆13与所述活动腔121滑动连接，所述连接杆13的一端与所述推力销15相连，所述连接杆13延伸至所述推进腔42的内部，且所述连接杆13的另一端与所述扳机44相连，所述连接杆13与所述位移传感器处于同一直线上，以便于所述位移传感器检测出所述连接杆13的位移信息；所述活动触头11设置在所述第一连孔处，所述活动触头11延伸至所述活动腔121内，且所述活动触头11与所述推力销15相接触，所述活动触头11沿所述推力销15的斜边运动，以达到推动所述推力销15沿所述连接杆13的径向移动，也即便于测量端对连接杆13的位移位置进行检测。在本实施例中，所述位移采集器为位移传感器。所述位移采集器与所述连接杆13同轴设置，位移采集器对连接杆13的位移信息进行检测。需要说明的是，所述测量端还可为光度传感器或者能够检测出连接杆13运动信息。当所述测量端为光度传感器时，所述测量端设置在所述连接杆13的一侧，所述测量端位于所述推进腔42内，当测量端上的连接杆13向着推进腔42的一侧进行运动时，光度传感器感受到连接件经过其一侧时，判断连接杆13影响光度传感器的阴影距离，也即能够生成连接杆13运动信息。所述推力销15的横截面呈棱台状，所述推力销15的斜边高端靠近所述连接杆13，所述活动触点的底面为斜切面，所述斜切面与所述推力销15的斜边相接触。另外，所述活动触头11的数量可以设置为两组或两组以上，多组所述活动触头11沿所述连接杆13的径向环形阵列分布，以便于可通过活动触头11推动推力销15沿连接杆13的径向移动，也即间接带动连接杆13沿着连接腔的径向移动，通过位移采集器生成被测制孔位移数据。

在该实施例中，利用多组活动触头11和推力销15之间相互联动的结构设置，通过活动触头11接触被测制孔的内壁，被测制孔利用其内壁推动活动触头11运动，巧妙的将垂直孔的内径垂直度变化转化为活动触头11的径向运动，并将活动触头11的径向运动转化为连接杆13的轴向运动，从而可以便捷准确的通过位移传感器来间接采集垂直度的变化数据。

此外，利用扳机4连接连接杆13，让扳机4带动连接杆13进行联动，使得可以通过对扳机4的操作来控制活动触头11的移动，从而便于操作插入和抽出被测制孔过程中，通过控制扳机4来控制活动触头11的移动收缩，使得插入和抽出过程更顺畅快捷，且防止挂上被侧制孔的内壁。

所述环形支架2包括：中间支架21和多组激光投影支架23。所述中间支架21套设在所述测量组件1上，所述中间支架21与所述操作手柄4相连，所述中间支架21与所述测量杆12同轴设置；多组所述激光投影支架23设置在所述中间组件上，且多组所述激光投影支架23环形阵列分布在所述中间支架21上，所述激光投影支架23与所述激光投影组件3通过螺栓相连。在本实施例中，所述激光投影支架23的数量可设置为两组或两组以上(包括四组)，所述激光投影组件3可根据激光投影支架23的数量进行设置。所述中间支架21的中心处设置有连接孔22，实现测量杆12与操作手柄4的的连接。在一种可行的实施例中，四个投影固定支架相互之间夹角为90°，与中间支架21外平面夹角为135°。另外，所述环形支架2的材质为轻质材料，减少所述装置的整体重量，以便于操作人员进行手动操作。所述环形支架2为一体成型结构，便于增强环形支架2整体的强度。所述激光投影支架23上开设两个连接孔22，两个连接孔22沿平面对角线方向设置。本实施例中，通过两个连接孔22沿平面对角线方向，实现激光投影组件3在激光投影支架23上的重量均衡。

所述激光投影组件3的数量可根据激光投影支架23进行设置。所述激光投影组件3包括：壳体33、激光投影组件3和信号发射器31，所述壳体33设置在所述激光投影支架23上，所述壳体33与所述激光投影支架23相连，所述壳体33与激光投影支架23通过螺栓相连，所述壳体33的内部设置有激光发生器；激光投影镜片32，所述激光投影镜片32设置在所述壳体33一面，且所述激光投影镜片32远离所述操作手柄4的一面；信号发射器31，所述信号发射器31设置在所述壳体33上，所述信号发生器与所述处理模块43电性连接。在本实施例中，所述激光投影组件3设置为四组，四个激光发生器通过激光投影镜片32发出一束点激光，四束点激光投射在孔平面上，生成被测制孔间距数据信息。将被测制孔的间距数据信息通过信号发射器31发送至处理模块43中。在该实施例中，利用多组激光投射在孔平面上，利用激光进行收集被测制孔的平面信息，将平面信息进行收集并反馈至处理模块中，从而可以便捷准确的通过处理模块来间接采集垂直度中的平面法向量数据。同时处理模块处理位移数据信息，得到法矢方向的信息，并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。

在一种可行的实施例中，所述处理模块43为数据处理与显示模块，所述处理模块43通过接收测量组件1和激光投影组件3传来的位移数据和间距数据，同时处理模块43处理所接收的被测制孔位移数据和间距数据信息，得到平面法向量和法矢方向的信息。并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。

在一种可行的实施例中，所述测量组件1与所述操作手柄4可拆卸连接。具体的，所述操作手柄4与所述测量杆12相连的一端设置有锁紧件41，所述测量杆12通过所述锁紧件41与所述操作手柄4相连，所述连接杆13的一端延伸至所述推进腔42内，且所述连接杆13与所述扳机44抵住，让扳机44可通过推动活动触头11复位和推出被测制孔。本实施例中，所述锁紧件41为一锁紧套，所述锁紧套的外周与所述中间支架21的连接孔22的孔径过渡配合，以便于将激光投影组件3相连在操作手柄4处。所述锁紧套的孔径与所述测量杆12的孔径间隙配合，以便于将测量组件1与操作手柄4进行更换，从而可以针对不同的被测制孔进行选择不同的测量组件1进行测量，

在一种可行的实施例中，所述的测量杆12直径D1与被测制孔直径D2需满足：σ＝D2-D1，σ≤2mm。测量杆12直径规格根据被测制孔直径设置多种不同直径，也即可以针对不同的被测制孔采用不同的测量组件1。

在一种可行的实施，所述活动触头11为圆柱结构，且所述活动触头11延伸出第一连孔的外部的棱边设置为倒圆，也即所述活动触头11延远离所述第一倾斜面的一端棱边设置为倒圆。

一种制孔垂直度检测装置的使用方法，采用上述中所述的一种制孔垂直度检测装置，还包括：

根据被测制孔的孔径大小选择所述测量组件1；

将选择好的所述测量组件1与所述环形支架2和所述操作手柄4进行组装；

将组装完成后的所述装置进行校准；

握住所述操作手柄4，所述测量端插入被测孔时随孔垂直度的变化产生位移；所述位移采集器用于感应所述测量端发生的位移，以生成位移数据，并将所得到的位移数据进行反馈；

所述激光投影组件3对被测制孔进行投影，生成被测制孔的间距数据，并将所得到的间距数据进行反馈；

所述处理模块43接收所述位移数据和所述间距数据；

所述处理模块43处理所接收的被测制孔的位移数据和所述间距数据，得到平面法向量和法矢方向的信息，并根据所得到平面法向量和法矢方向的信息进行处理得到垂直度的范围结果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，包括：

操作手柄；

测量组件，所述测量组件包括测量端和位移采集器，所述测量组件连接于所述操作手柄上且延伸至所述操作手柄内部，所述测量端插入被测孔时随孔垂直度的变化产生位移；所述位移采集器位于所述操作手柄内，且所述位移采集器用于感应所述测量端发生的位移，以生成位移数据；

环形支架，所述环形支架设置在所述操作手柄上，所述环形支架与所述测量组件同轴；

多组激光投影组件，所述激光投影组件设置在所述环形支架上，多组所述激光投影组件绕所述环形支架环形阵列分布，所述激光投影组件用于生成制孔的间距数据；

处理模块，所述处理模块分别与所述激光投影组件和所述测量组件的位移采集器电性连接，所述处理模块用于接收所述位移数据和所述间距数据，并根据所述位移数据和所述间距数据，获得所述被测制孔的垂直度数据。

2.根据权利要求1所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述位移采集器为位移传感器；所述测量端包括：

测量杆，所述测量杆连接于所述操作手柄上，所述测量杆的内部设置有活动腔，所述测量杆远离所述操作手柄的一端外壁上设置有多组第一连孔，所述第一连孔与所述活动腔相连通；

推力销，所述推力销活动设置在所述活动腔内，使得所述推力销沿所述测量杆轴向移动；且所述推力销在与所述测量杆的轴向平行的方向上抵设于所述活动腔的内；

连接杆，所述连接杆位于所述活动腔内，且所述连接杆与所述推力销相连，所述连接杆延伸至所述操作手柄的内部，所述位移传感器用于感应所述连接杆发生的位移，以生成位移数据；

活动触头，所述活动触头在所述测量杆的径向方向上活动连接于所述第一连孔内，所述活动触头与所述推力销相接触；所述活动触头与所述推力销接触的一面为第一倾斜面，所述推力销与所述活动触头接触的一面为与所述第一倾斜面配合的第二倾斜面，使得所述活动触头在沿所述测量杆的径向方向移动时推动所述推力销沿所述测量杆轴向方向上移动。

3.根据权利要求2所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述操作手柄内还设置有推进腔，所述连接杆延伸至所述推进腔的内部；所述操作手柄包括：

扳机，所述扳机从操作手柄外延伸至所述推进腔的内部，并与所述连接杆远离所述推力销的一端相连。

4.根据权利要求2所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述活动触头延远离所述第一倾斜面的一端棱边设置为倒圆。

5.根据权利要求2所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述测量杆与所述操作手柄可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述测量杆通过锁紧件与所述操作手柄可拆卸连接。

7.根据权利要求5所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述测量杆的外径与被测孔的内径之差的绝对值小于2mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述环形支架包括：

中间支架，所述中间支架与所述操作手柄相连，所述中间支架与所述测量组件同轴；

多组激光投影支架，多组所述激光投影支架环形阵列连接在所述中间支架上，各所述激光投影组件分别连接于所述激光投影支架上。

9.根据权利要求8所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述多组激光投影支架包括四组激光投影支架，各组激光投影支架之间夹角为90度。

10.根据权利要求8所述的一种制孔垂直度检测装置，其特征在于，所述中间支架和所述激光投影支架为轻质合金材料或碳纤维材料，所述中间支架和所述激光投影支架为一体化成型结构。

Images