CN114858101A - 一种测量设备整体同轴度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量设备整体同轴度的方法，包括：在设备全长范围内选定N个测量点；使用全站仪，在每个测量点的内径圆形截面上，测量M个点位的空间坐标，得到测量数据集；使用圆心拟合软件处理测量数据集，确定每个截面的圆心空间坐标；将所有截面的圆心空间坐标绘制在三维空间中，并将落在同一机加工件上的圆心空间坐标连线，形成基准轴线；通过圆心空间坐标点与基准轴线的垂直距离，确定同轴度偏差。本发明将非机加工件的椭圆度考虑进来，测量位置覆盖机加工件和非机加工件，保证了测量数据的全面性，同时测量方式、数据处理方式合理有效，以此保证了后续同轴度偏差尺寸的精准度；此外，本发明测量过程用时短，进一步还能同时确定偏移尺寸和偏移方向。
Description
技术领域
本发明涉及同轴度检测技术领域，尤其涉及一种测量设备整体同轴度的方法。
背景技术
设备整体同轴度的测量方法一直以来都是困扰同行业的难题，近几年，各压力容器制造厂普遍使用测微准直望远镜进行同轴度的测量。通常，设备在轴向上不仅包括封头接管、H型锻件等机加工件，还包括板卷筒体、封头等非机加工件；比如图1中，设备从左到右包括封头组件、板卷筒体和H型锻件。机加工件由于加工工艺的保证内径往往都为标准圆，自己的同轴度会比较好，圆心也好定位，但是非机加工件比如板卷筒体，由于加工工艺的限制通常都不是标准圆，而是存在椭圆度，同一截面处直径大小不一，圆心很难定位，因此在实践中多数情况下只能以机加工件截面的圆心为测量点，测量数据不全面，导致同轴度测量和判定出现偏差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测量设备整体同轴度的方法，以提高设备同轴度测量和判定的准确度。
为解决上述问题，本发明所述的一种测量设备整体同轴度的方法，包括：
在设备全长范围内选定N个测量点，并保证机加工件和非机加工件上都有测量点，至少有两个测量点落在同一个机加工件上，N≥4；
使用全站仪，在每个所述测量点的内径圆形截面上，沿周向分别测量M个点位的空间坐标，得到测量数据集，M≥12；
使用圆心拟合软件，对所述测量数据集进行处理，确定每个所述内径圆形截面的圆心空间坐标；
绘制3D草图，将所有截面的圆心空间坐标绘制在三维空间中，并将落在同一机加工件上的圆心空间坐标连线，形成基准轴线；
测量每个圆心空间坐标点与所述基准轴线之间的垂直距离，该垂直距离即代表同轴度偏移尺寸。
优选地，该方法还包括：在使用全站仪进行数据测量时，保持所述设备不动，按所述设备方位方向标定测量方向，并确定方向标定空间坐标；在绘制3D草图时，将所述方向标定空间坐标绘制在所述三维空间中，然后结合标定方向，确定所述圆心空间坐标点相较所述基准轴线的偏移方向。
优选地，按照0°、90°两个方位点或者上、下、左、右四个方位点，标定测量方向。
优选地，该方法还包括：在使用圆心拟合软件时，确定每个所述内径圆形截面的拟合半径，然后将所述拟合半径与测量点理论半径进行对比，用于筛查测量数据是否有误。
优选地，N=5，M=24。
优选地，所述全站仪为莱卡TZ05免棱镜全站仪。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明将非机加工件的椭圆度考虑进来，测量位置覆盖机加工件和非机加工件，保证了测量数据的全面性，同时测量方式、数据处理方式合理有效，以此保证了后续同轴度偏移尺寸（垂直距离）的精准度，进而提高了设备同轴度测量和判定的准确度。
此外，测量过程只需将全站仪找平即可进行入测量阶段，测量过程时间短，相对测微准直望远镜1-2天的测量时间，全站仪仅需不足1小时就可完成测量。
2、在能确定偏移尺寸的基础上，本发明进一步还能确定偏移方向，并且偏心方位显示直观，能迅速进行调整，在全站仪不移动的情况下，可仅测量调整后的零部件数据，更改相对应点位数据即可知道结果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的设备及测量点位划分示意图。
图2为本发明实施例提供的A处测量点位的分布及圆度偏差。
具体实施方式
本发明实施例提供一种测量设备整体同轴度的方法，该方法具体包括如下内容：
步骤S101、在设备全长范围内选定N个测量点，并保证机加工件和非机加工件上都有测量点，至少有两个测量点落在同一个机加工件上。
参考图1，设备从左到右包括封头组件、板卷筒体和H型锻件。测量点数量N=5，从右到左标记为A-E，A、B两个测量点位于机加工件H型锻件上。
考虑到机加工件内径为标准圆，同轴度好，圆心好定位，因此设置至少有两个测量点落在同一个机加工件上，用于后期连线形成判断同轴度偏差的基准轴线。基准轴线准确合理，判断结果才会准确，否则只会让后续操作和判断结果在错误的方向越走越远。
步骤S102、使用莱卡TZ05免棱镜全站仪，在每个测量点的内径圆形截面上，沿周向分别测量M个点位的空间坐标，得到测量数据集。
在每个内径圆形截面上，所测点位应尽量均匀，一般取M=24为宜，测量数据用A1…A24、B1…B24、C1…C24、D1…D24、E1…E24表示，每个测量点位的空间坐标为（x,y,z），其中，A1…A24测量点位的分布及圆度偏差如图2所示，圆度误差单位mm。在测量过程中，如果因结构限制需要移动全站仪，则可使用全站仪“换站”功能，确保测量无盲区。
步骤S103、使用圆心拟合软件，对测量数据集进行处理，确定每个内径圆形截面的圆心空间坐标。
在实际应用中，全站仪测量数据集格式为.TXT，需将后缀更改为.CSV格式，用EXCEL打开。利用盾构领域圆心拟合软件，分别计算以上测量数据，确定每个截面的圆心空间坐标（x0，y0，z0）和拟合半径R，得到(A0，RA)、(B0，RB)、（C0，RC）、（D0，RD）……，其中拟合半径R值可与测量点理论半径值进行对比，用于筛查测量数据是否有误。
为了直观地显示测量点图像，可将测量文本文件.txt后缀，更改为.sldcrv格式，通过Solidworks 特征功能中“通过xyz点的曲线”将测量点A1…A24、B1…B24、C1…C24、D1…D24、E1…E24分别导入并进行显示。
步骤S104、绘制3D草图，将所有截面的圆心空间坐标绘制在三维空间中，并将落在同一机加工件上的截面的圆心空间坐标连线，形成基准轴线。步骤S105、测量每个圆心空间坐标点与基准轴线之间的垂直距离，该垂直距离即代表同轴度偏差。
基于截面的圆心空间坐标A0、B0、C0、D0……，利用Solidworks 3D草图绘制在三维空间中，并将位于机加工件H型锻件上的A、B两个测量点进行连线，获得基准轴线。通过Solidworks “评估”中的测量功能，测量每个圆心空间坐标点与基准轴线的距离，其中“垂直距离”即为同轴度偏移尺寸。
此外，还可以通过以下内容实现偏移方向确定：在步骤S102完成所有测量点的数据测量后，还可以保持设备不动，按设备方位方向标定测量方向，比如按照0°、90°两个方位点或者上、下、左、右四个方位点，测量标定方向并确定方向标定空间坐标。在步骤S104绘制3D草图时，将方向标定空间坐标绘制在同一三维空间中。然后结合标定方向，确定圆心空间坐标点相较基准轴线的偏移方向：在Solidworks中建立垂直于A0、B0连线的基准面并正视，此时A0、B0两点重合， C0、D0…相对A0、B0两重合点的方向即为偏移方向。
步骤S106、按测量显示的偏移方向及尺寸调整零部件，在全站仪不移动的情况下，再次测量调整后零部件的数据，直至符合要求。
本发明中，测量过程无需使用任何定心辅助工装，不存在附加测量误差；数据处理精度高，Solidworks直接处理全站仪原始数据，过程无附加干扰。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种测量设备整体同轴度的方法，其特征在于，该方法包括：
在设备全长范围内选定N个测量点，并保证机加工件和非机加工件上都有测量点，至少有两个测量点落在同一个机加工件上，N≥4；
使用全站仪，在每个所述测量点的内径圆形截面上，沿周向分别测量M个点位的空间坐标，得到测量数据集，M≥12；
使用圆心拟合软件，对所述测量数据集进行处理，确定每个所述内径圆形截面的圆心空间坐标；
绘制3D草图，将所有截面的圆心空间坐标绘制在三维空间中，并将落在同一机加工件上的圆心空间坐标连线，形成基准轴线；
测量每个圆心空间坐标点与所述基准轴线之间的垂直距离，该垂直距离即代表同轴度偏移尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在使用全站仪进行数据测量时，保持所述设备不动，按所述设备方位方向标定测量方向，并确定方向标定空间坐标；在绘制3D草图时，将所述方向标定空间坐标绘制在所述三维空间中，然后结合标定方向，确定所述圆心空间坐标点相较所述基准轴线的偏移方向。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照0°、90°两个方位点或者上、下、左、右四个方位点，标定测量方向。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在使用圆心拟合软件时，确定每个所述内径圆形截面的拟合半径，然后将所述拟合半径与测量点理论半径进行对比，用于筛查测量数据是否有误。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，N=5，M=24。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全站仪为莱卡TZ05免棱镜全站仪。
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| CN102052897A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-05-11 | 上海锅炉厂有限公司 | 筒体中心与四中线的定位方法 |
| CN113624192A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-09 | 江苏科技大学 | 一种基于多重优选的大型柴油机孔系同轴度的测量方法 |
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