CN116558427B - 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法 - Google Patents

一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116558427B
CN116558427B CN202310450487.2A CN202310450487A CN116558427B CN 116558427 B CN116558427 B CN 116558427B CN 202310450487 A CN202310450487 A CN 202310450487A CN 116558427 B CN116558427 B CN 116558427B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylindrical thin
arm
laser sensor
measured
telescopic
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
CN202310450487.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116558427A (zh
Inventor
赵正彩
张磊
徐九华
李尧
梅宁
张创
曹世峰
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.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN202310450487.2A priority Critical patent/CN116558427B/zh
Publication of CN116558427A publication Critical patent/CN116558427A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116558427B publication Critical patent/CN116558427B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法，壁厚测量装置包括底座、机架、被测筒形薄壁零件运动驱动机构、角度调整机构和壁厚测量机构，机架和被测筒形薄壁零件运动驱动机构固定在底座上，角度调整机构与机架中的横梁相连接，壁厚测量机构固定在角度测量机构的支撑梁上，被测筒形薄壁零件运动驱动机构用于驱动被测筒形薄壁零件靠近或远离壁厚测量机构，角度调整机构通过电动推杆的伸缩运动带动三角形楔块二和梯形楔块的运动来控制壁厚测量机构的倾角，壁厚测量机构通过可伸缩测量竖臂端面的两个激光传感器测量壁厚。本发明转化测量装置的角度调整为长度调整，有效提高了筒形薄壁零件壁厚测量的准确性和可靠性。

Description

一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法
技术领域
本发明属于涉及检测设备技术领域，具体涉及一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法。
背景技术
在航空航天零部件制造领域，针对圆柱筒形和圆锥筒形薄壁零件的壁厚测量，目前常用的测量方法为测量前检验人员按工艺要求用记号笔在零件外表面进行网格绘制，并在每个网格内选择多点进行手动测量。因为零件内部表面结构复杂，使用传统测量仪器测量时经常会和零件内表面的凸台发生干涉，需要检验人员多次测量以规避凸台，测量操作繁琐，测量次数较多，一个零件的合计测量次数数以千计。在测量过程中，需要检验人员进行人工读数和记录，存在误读误记的风险，对检验人员的要求很高。
故提出一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和使用方法，有效提高了筒形薄壁零件壁厚测量的准确性和可靠性，实现了筒形薄壁零件壁厚测量的自动化，减小了壁厚测量工作人员的工作强度，且通过转化测量装置的角度调整为长度调整，增强了筒形薄壁零件壁厚测量的稳定性。
发明内容
针对现有壁厚测量技术中操作繁琐、效率低下和稳定性差的问题，本发明的目的在于解决上述现有测量技术和装置存在的技术问题，实现圆柱筒形和圆锥筒形薄壁零件壁厚的自动化测量，本发明测量过程稳定，可控性高，测量效率高。
为实现上述目的，本发明提供一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，包括：
底座、机架、被测筒形薄壁零件运动驱动机构、角度调整机构和壁厚测量机构，
机架包括立柱一、立柱二、立柱三、立柱四、横梁一和横梁二，其中立柱一、立柱二、立柱三和立柱四的底部均固定在底座上，横梁一固定在立柱一和立柱二的端部形成机架固定面一，横梁二固定在立柱三和立柱四的端部形成机架固定面二，机架固定面一与机架固定面二平行且与底座垂直；
被测筒形薄壁零件运动驱动机构包括直线模组，直线模组固定在底座上，直线模组上设置有滑块,滑块能垂直于机架固定面一来回滑动,滑块上还安装有转台,转台与底座平行且内部设置有回转驱动装置，转台上表面设置有夹具体，夹具体用于固定被测筒形薄壁零件，直线模组还与伺服电机固定连接，伺服电机启动时驱动滑块带动转台沿直线模组的轴线方向做来回往复运动；
角度调整机构包括支撑块、三角形楔块一、三角形楔块二和梯形楔块，支撑块固定在横梁一上，三角形楔块一固定在横梁二上，三角形楔块二通过滑道固定在横梁二上，梯形楔块滑动安装在三角形楔块二和三角形楔块一之间的斜面处，三角形楔块一、三角形楔块二和梯形楔块组成的组合体的高和宽与支撑块的高和宽相同，三角形楔块二还与电动推杆连接，电动推杆固定在横梁二上，电动推杆可驱动三角形楔块二通过滑道在横梁二上做来回往复运动，梯形楔块上还安装有支撑梁,支撑梁另一端固定在支撑块上，电动推杆启动时，拉动三角形楔块二远离三角形楔块一，梯形楔块在三角形楔块二和三角形楔块一之间做斜面运动，同时带动支撑梁的梯形楔块一端做竖直方向的运动；
壁厚测量机构包括可伸缩测量臂，可伸缩测量臂包括竖臂一和横臂，竖臂一垂直固定连接于支撑梁，横臂的中部与竖臂一垂直固定连接，横臂的两端分别垂直固定连接测量内臂和测量外臂，所述的测量内臂另一端连接接激光传感器一，所述的测量外臂另一端连接激光传感器二，激光传感器一和激光传感器二与横臂的轴线平行，测量内臂和测量外臂之间的距离大于被测筒形薄壁零件的壁厚最厚处且测量内臂和测量外臂为平行状态，支撑梁的梯形楔块一端做竖直方向的运动时，带动竖臂一的倾斜角度调整，进而带动测量内臂和测量外臂的倾斜角度同步调整。
进一步的，夹具体数量最少为三个，设置转台中心点为原点，所有的夹具体同时以相同的速度靠近或远离转台中心点。
进一步的，测量内臂包括竖臂二和可伸缩测量竖臂一，竖臂二上端连接横臂的一端，竖臂二下端连接可伸缩测量竖臂一，可伸缩测量竖臂一下端连接激光传感器一，测量外臂包括竖臂三和可伸缩测量竖臂二，竖臂三上端连接横臂的另一端，竖臂三下端连接可伸缩测量竖臂二，可伸缩测量竖臂二下端连接激光传感器二。
进一步的，可伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二均可设置为多个，通过外接电机驱动和霍尔反馈器与控制器的控制实现伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二同步伸缩运动，进而带动激光传感器一和激光传感器二的上下运动，电机与竖臂二和竖臂三连接，为可伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二的伸缩运动提供动力，霍尔反馈器安装在电机内部用于识别电机的转数和转向并与控制器连接，控制器与电机连接，用于实现对电机转数和转向的控制，工作时，通过所述的控制器控制电机的转向和转数，从而实现对可伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二同步伸缩运动的控制，霍尔反馈器识别电机的转数和转向并反馈给控制器，当电机的转数和转向满足要求后，所述的电机停止工作，当可伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二的数量为多个时，激光传感器一和激光传感器二均安装在最末端的可伸缩测量竖臂一和可伸缩测量竖臂二的下端。
本发明还提供了使用上述筒形薄壁零件的壁厚测量装置进行测量的方法，包括以下步骤：
S1，对被测筒形薄壁零件的母线与轴线或母线与公垂线之间的夹角进行测量，设置夹角的倾斜角度为θ；
S2，通过伺服电机控制直线模组上的滑块带动转台沿着直线模组轴线方向移动到远离机架固定面一的一侧，把被测筒形薄壁零件居中放置到转台上，使被测筒形薄壁零件的中心点与转台的中心点相对应，使用三个夹具体将被测筒形薄壁零件固定夹紧；
S3，电动推杆控制三角形楔块二沿着滑道向远离三角形楔块一的方向运动，运动距离为l1＝l2tanθ，其中l2为横梁一和横梁二之间的距离，此时可伸缩测量臂的轴线与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行，即测量内臂和测量外臂与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行；
S4，通过伺服电机驱动直线模组上的滑块带动转台和被测筒形薄壁零件沿着直线模组的轴线方向向靠近机架固定面一的一侧运动，保证被测筒形薄壁零件的薄壁位于激光传感器一和激光传感器二之间；
S5，通过电机、霍尔反馈器和控制器控制可伸缩测量竖臂一沿竖臂二的伸缩运动和可伸缩测量竖臂二沿竖臂三的伸缩运动，使得可伸缩测量竖臂一伸入到被测筒形薄壁零件的内部，可伸缩测量竖臂二位于被测筒形薄壁零件的外部相对位置，保证激光传感器一和激光传感器二到达被测筒形薄壁零件被测点的内外两侧，通过激光传感器一和激光传感器二测量壁厚；
S6，通过转台内部设置的回转驱动装置驱动转台匀速旋转，带动固定夹紧在转台上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一和激光传感器二测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚；
S7，被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚测量结束后，通过电机、霍尔反馈器和控制器控制可伸缩测量竖臂一沿竖臂二的伸缩运动和可伸缩测量竖臂二沿竖臂三的伸缩运动，带动激光传感器一和激光传感器二沿着被测筒形薄壁零件的母线同步上下移动；
S8，激光传感器一和激光传感器二上下运动到达新的被测点后，通过转台内部设置的回转驱动装置驱动转台匀速旋转，带动固定夹紧在转台上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一和激光传感器二测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件另一截面的壁厚；
S9，多次重复S7和S8，从而测得筒形薄壁零件整个薄壁表面的壁厚。
进一步的，S5中，激光传感器一和激光传感器二在到达被测筒形薄壁零件被测点内外两侧的过程中，为了避免激光传感器一和激光传感器二与被测筒形薄壁零件内表面凸台之间的碰撞，激光传感器一与被测筒形薄壁零件内表面之间的距离大于凸台的最高高度。
进一步的，S5中，通过激光传感器一和激光传感器二测量壁厚的测距计算方法如下，
激光传感器一距离被测筒形薄壁零件内表面的距离为l3，激光传感器二距离被测筒形薄壁零件外表面的距离为l4，将l3和l4传输至处理终端，处理终端根据公式计算：h＝l-l3-l4，其中h为被测点的壁厚，l为激光传感器一和激光传感器二之间的距离。
进一步的，S6到S9中，测得的被测筒形薄壁零件某一截面和整个薄壁的壁厚值取最大值、最小值、均值和异常值，异常值为各个凸台的高度，均值为去除异常值后的平均壁厚值。
本发明中的被测筒形薄壁零件为圆柱筒形薄壁零件或圆锥筒形薄壁零件。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1.本发明提出了由支撑块、三角形楔块一、三角形楔块二、梯形楔块、支撑梁、滑道和电动推杆组成的角度调整机构，把难控制、稳定性差的角度调整转化为易控制、稳定性好、精度高的三角形楔块二的运动距离调整，更容易操作，实用性更强。
2.本发明通过电机、霍尔反馈器和控制器驱动的可伸缩测量臂，可实现圆柱筒形和圆锥筒形薄壁零件同一母线上多个测量点壁厚的自动化测量，且纵向所占空间较小。
3.本发明通过内部设有驱动装置的转台，可实现筒形薄壁零件绕其自身轴线的自动旋转，从而实现筒形薄壁零件同一截面多个测量点壁厚的全面测量和评价。
附图说明
图1是本发明中一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的结构示意图；
图2是本发明中一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的的可伸缩测量臂的结构示意图；
图3是本发明中一种筒形薄壁零件的壁厚测量原理示意图；
图4是本发明中使用筒形薄壁零件的壁厚测量装置测量圆柱筒形薄壁零件壁厚的测量方法示意图；
图5是本发明中使用筒形薄壁零件的壁厚测量装置测量圆锥筒形薄壁零件壁厚的测量方法示意图；
其中，底座-1、立柱一-2、立柱二-3、立柱三-4、立柱四-5、横梁一-6、横梁二-7、直线模组-8、滑块-9、转台-10、夹具体-11、伺服电机-12、支撑块-13、三角形楔块一-14、三角形楔块二-15、梯形楔块-16、滑道-17、电动推杆-18、支撑梁-19、可伸缩测量臂-20、竖臂一-21、横臂-22、激光传感器一-23、激光传感器二-24、竖臂二-25、可伸缩测量竖臂一-26、竖臂三-27、可伸缩测量竖臂二-28。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做出进一步详细说明：
如图1所示，一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，包括底座1；固定在底座1上的均与底座垂直的互相平行的立柱一2、立柱二3、立柱三4和立柱四5；固定于立柱一2和立柱二3之间的用于连接的横梁一6和固定于立柱三4和立柱四5之间的用于连接的横梁二7；固定在底座上的直线模组8；位于直线模组8上的可沿直线模组8运动的滑块9，滑块9运动轨迹的中心点在横梁一6外侧；固定在底座1上的与直线模组8相连接的用于驱动滑块9沿直线模组8运动的伺服电机12；与滑块9相连接的用于承载被测筒形薄壁零件的转台10，转台10内部设有回转驱动装置；位于转台10上的用于固定并夹紧被测筒形薄壁零件的三个夹具体11，三个夹具体11被设置为同时以相同的速度靠近或远离转台10的中心轴线；位于横梁一6上的与横梁一6固定连接的支撑块13；位于横梁二7上的侧面为等腰直角三角形的的三角形楔块一14和三角形楔块二15，三角形楔块一14固定于横梁二7上；与三角形楔块一14和三角形楔块二15相配合的梯形楔块16，梯形楔块16的两个侧面分别与三角形楔块一14和三角形楔块二15的两个侧面处于同一平面，在初始状态下，梯形楔块16的上端面与支撑块13的上端面处于同一平面内；固定于横梁二7上的与三角形楔块二15固定连接的电动推杆18；固定于横梁二7上的滑道17；与支撑块13和梯形楔块16相连接的用于安装可伸缩测量臂20的支撑梁19，支撑梁19的轴线与直线模组8的轴线构成的平面和底座1所在的平面相垂直，支撑梁19与支撑块13连接的一端高度保持不变，与梯形楔块16连接的一端随着梯形楔块16的上下运动而运动；固定连接于支撑梁19上的可伸缩测量臂20。
所述三角形楔块二15与所述横梁二7上的滑道17相配合，三角形楔块二15可在电动推杆18的驱动下沿着滑道17来回往复运动，带动梯形楔块16向下或向上运动，与梯形楔块16连接的支撑梁19随着梯形楔块16的运动向上或向下运动，从而形成指定的倾角。
如图2所示，所述的可伸缩测量臂20包括竖臂一21，横臂22，竖臂二25，竖臂三27，多个可伸缩测量竖臂一26和多个可伸缩测量竖臂二28，以及固定在可伸缩测量竖臂一26和可伸缩测量竖臂二28下端面的激光传感器一23和激光传感器二24，激光传感器一23和激光传感器二24跟随可伸缩测量竖臂一26和可伸缩测量竖臂二28的伸缩运动而上下移动。
所述多个可伸缩测量竖臂一26通过伺服电机的驱动和霍尔反馈器、控制器的控制沿着竖臂二25做伸缩往复运动，多个可伸缩测量竖臂二28通过伺服电机的驱动和霍尔反馈器、控制器的控制沿着竖臂三27做伸缩往复运动。
使用上述筒形薄壁零件的壁厚测量装置进行测量的方法，包括以下步骤：
(1)对被测筒形薄壁零件的母线与轴线或母线与公垂线之间的夹角进行测量，设置夹角的倾斜角度为θ；
(2)通过伺服电机12控制直线模组8上的滑块9带动转台10沿着直线模组8的运动方向移动到靠近伺服电机12这一侧，把被测筒形薄壁零件居中放置到转台10上并用三个夹具体11固定夹紧；
(3)电动推杆18控制三角形楔块二15沿着滑道17向远离三角形楔块一14的方向运动，运动距离为l1＝l2tanθ，其中l2为横梁一6和横梁二7之间的距离，此时可伸缩测量臂20的轴线与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行；
(4)通过伺服电机12驱动直线模组8上的滑块9带动转台10和被测零件沿着直线模组8的轴线方向向远离伺服电机12的一侧运动，保证被测筒形薄壁零件的薄壁位于激光传感器一23和激光传感器二24之间；
(5)通过电机、霍尔反馈器和控制器控制多个可伸缩测量竖臂一26沿竖臂二25的伸缩运动和多个可伸缩测量竖臂二28沿竖臂三27的伸缩运动，使得可伸缩测量竖臂一26伸入到被测筒形薄壁零件的内部，可伸缩测量竖臂二28位于被测筒形薄壁零件的外部相对位置，保证与可伸缩测量竖臂一26和可伸缩测量竖臂二28下端面相连接的激光传感器一23和激光传感器二24到达被测筒形薄壁零件被测点的内外两侧，通过激光传感器一23和激光传感器二24测量壁厚；
(6)通过转台10内部的驱动装置驱动转台匀速旋转，带动固定夹紧在转台10上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一23和激光传感器二24测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚；
(7)被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚测量结束后，通过电机、霍尔反馈器和控制器驱动多个可伸缩测量竖臂一26沿竖臂二25的伸缩运动和多个可伸缩测量竖臂二28沿竖臂三27的伸缩运动，带动激光传感器一23和激光传感器二24沿着被测零件的母线同步上下移动；
(8)激光传感器一23和激光传感器二24上下运动到达新的被测点后，通过转台10内部的驱动装置驱动转台10匀速旋转，带动固定夹紧在转台10上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一23和激光传感器二24测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚；
(9)多次重复步骤(7)和步骤(8)，从而测得被测筒形薄壁零件整个表面的壁厚。
为进一步实现可伸缩测量竖臂的倾斜角度调节，所述步骤(3)中，电动推杆18控制三角形楔块二15沿着滑道17向远离三角形楔块一14的方向运动，带动梯形楔块16向下或向上运动，与梯形楔块16连接的支撑梁19随着梯形楔块16的运动向上或向下运动，从而形成与被测筒形薄壁零件倾斜角度相同的倾角，使得与支撑梁19固定连接的可伸缩测量臂20的轴线与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行。
如图3所示，为进一步实现被测筒形薄壁零件壁厚的测量，在步骤(5)—(9)中，通过激光传感器一23和激光传感器二24测得的壁厚是h＝l-l3-l4，式中，l为激光传感器一23和激光传感器二24之间的距离，l3为激光传感器一23测得的与被测筒形薄壁零件内表面之间的距离，l4为激光传感器二24测得的与被测筒形薄壁零件内表面之间的距离。
为进一步实现被测筒形薄壁零件壁厚的测量，所述步骤(6)—(9)中，测得的被测筒形薄壁零件某一截面和整个截面的壁厚值取最大值、最小值、均值和异常值，异常值为被测筒形薄壁零件内表面各个凸台的高度，均值为去除异常值后的平均壁厚值。
如图4、图5所示，基于所述的一种筒形薄壁零件壁厚的测量装置和使用方法进行圆柱筒形薄壁零件的壁厚测量时，被测筒形薄壁零件的母线与垂直方向的夹角(倾斜角度)θ为0°，电动推杆18的运动距离l1为0，支撑梁19保持水平状态，通过可伸缩测量臂20的伸缩和转台10的旋转实现被测筒形薄壁零件壁厚的测量。进行圆锥筒形薄壁零件的壁厚测量时，被测圆锥筒形薄壁零件的母线与垂直方向的夹角(倾斜角度)θ不为0°，电动推杆18的运动距离l1＝l2tanθ，支撑梁19保持倾斜状态，可伸缩测量臂20的轴线与被测圆锥筒形薄壁零件的母线保持平行，通过可伸缩测量臂20的伸缩和转台10的旋转实现被测圆锥筒形薄壁零件壁厚的测量。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，其特征在于：包括底座(1)、机架、被测筒形薄壁零件运动驱动机构、角度调整机构和壁厚测量机构，
所述的机架包括立柱一(2)、立柱二(3)、立柱三(4)、立柱四(5)、横梁一(6)和横梁二(7)，所述的立柱一(2)、立柱二(3)、立柱三(4)和立柱四(5)的底部均固定在底座(1)上，所述的横梁一(6)固定在立柱一(2)和立柱二(3)的端部形成机架固定面一，所述的横梁二(7)固定在立柱三(4)和立柱四(5)的端部形成机架固定面二，所述的机架固定面一与机架固定面二平行且与底座(1)垂直；
所述的被测筒形薄壁零件运动驱动机构包括直线模组(8)，所述的直线模组(8)固定在底座(1)上，所述的直线模组(8)上设置有滑块(9),滑块(9)能垂直于机架固定面一来回滑动，所述的滑块(9)上安装有转台(10),所述的转台(10)与底座(1)平行且内部设置有回转驱动装置，所述的转台(10)上表面设置有夹具体(11)，所述的夹具体(11)用于固定被测筒形薄壁零件，所述的直线模组(8)还与伺服电机(12)固定连接，伺服电机(12)启动时驱动滑块(9)沿直线模组(8)的轴线方向做来回往复运动；
所述的角度调整机构包括支撑块(13)、三角形楔块一(14)、三角形楔块二(15)和梯形楔块(16),所述的支撑块(13)固定在横梁一(6)上，所述的三角形楔块一(14)固定在横梁二(7)上，所述的三角形楔块二(15)通过滑道(17)固定在横梁二(7)上，所述的梯形楔块(16)滑动安装在三角形楔块二(15)和三角形楔块一(14)之间的斜面处，三角形楔块一(14)、三角形楔块二(15)和梯形楔块(16)组成的组合体的高和宽与支撑块(13)的高和宽相同，所述的三角形楔块二(15)还与电动推杆(18)连接，所述的电动推杆(18)固定在横梁二(7)上，电动推杆(18)可驱动三角形楔块二(15)通过滑道(17)在横梁二(7)上做来回往复运动，所述的梯形楔块(16)上还安装有支撑梁(19),所述的支撑梁(19)另一端固定在支撑块(13)上，电动推杆(18)启动时，拉动三角形楔块二(15)远离三角形楔块一(14)，梯形楔块(16)在三角形楔块二(15)和三角形楔块一(14)之间做斜面运动，同时带动支撑梁(19)的梯形楔块(16)一端做竖直方向的运动；
所述的壁厚测量机构包括可伸缩测量臂(20)，所述的可伸缩测量臂(20)包括竖臂一(21)和横臂(22)，所述的竖臂一(21)垂直固定连接于支撑梁(19)，所述的横臂(22)的中部与竖臂一(21)垂直固定连接，所述的横臂(22)的两端分别垂直固定连接测量内臂和测量外臂，所述的测量内臂另一端连接接激光传感器一(23)，所述的测量外臂另一端连接激光传感器二(24)，所述的激光传感器一(23)和激光传感器二(24)与横臂(22)的轴线平行，所述的测量内臂和测量外臂之间的距离大于被测筒形薄壁零件的壁厚最厚处且测量内臂和测量外臂为平行状态，所述的支撑梁(19)的梯形楔块(16)一端做竖直方向的运动时，带动竖臂一(21)的倾斜角度调整，进而带动测量内臂和测量外臂的倾斜角度同步调整。
2.根据权利要求1所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，其特征在于：所述的夹具体(11)数量最少为三个，设置转台中心点为原点，所有的夹具体(11)同时以相同的速度靠近或远离转台中心点。
3.根据权利要求2所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，其特征在于：所述的测量内臂包括竖臂二(25)和可伸缩测量竖臂一(26)，所述的竖臂二(25)上端连接横臂(22)的一端，竖臂二(25)下端连接可伸缩测量竖臂一(26)，所述的可伸缩测量竖臂一(26)下端连接激光传感器一(23)，所述的测量外臂包括竖臂三(27)和可伸缩测量竖臂二(28)，所述的竖臂三(27)上端连接横臂(22)的另一端，竖臂三(27)下端连接可伸缩测量竖臂二(28)，所述的可伸缩测量竖臂二(28)下端连接激光传感器二(24)。
4.根据权利要求3所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置，其特征在于：所述的可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)均可设置为多个，通过外接电机驱动和霍尔反馈器与控制器的控制实现可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)同步伸缩运动，进而带动激光传感器一(23)和激光传感器二(24)的上下运动，所述的电机与竖臂二(25)和竖臂三(27)连接，为所述的可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)的伸缩运动提供动力，所述的霍尔反馈器安装在电机内部用于识别电机的转数和转向并与控制器连接，所述的控制器与电机连接，用于实现对电机转数和转向的控制，工作时，通过所述的控制器控制电机的转向和转数，从而实现对可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)同步伸缩运动的控制，霍尔反馈器识别电机的转数和转向并反馈给控制器，当电机的转数和转向满足要求后，所述的电机停止工作，当可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)的数量为多个时，所述的激光传感器一(23)和激光传感器二(24)均安装在最末端的可伸缩测量竖臂一(26)和可伸缩测量竖臂二(28)的下端。
5.使用如权利要求1-4所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，对被测筒形薄壁零件的母线与轴线或母线与公垂线之间的夹角进行测量，设置夹角的倾斜角度为θ；
S2，通过伺服电机(12)控制直线模组(8)上的滑块(9)带动转台(10)沿着直线模组(8)轴线方向移动到远离机架固定面一的一侧，把被测筒形薄壁零件居中放置到转台(10)上，使被测筒形薄壁零件的中心点与转台(10)的中心点相对应，使用三个夹具体(11)将被测筒形薄壁零件固定夹紧；
S3，电动推杆(18)控制三角形楔块二(15)沿着滑道(17)向远离三角形楔块一(14)的方向运动，运动距离为l1＝l2tanθ，其中l2为横梁一(6)和横梁二(7)之间的距离，此时可伸缩测量臂(20)的轴线与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行，即测量内臂和测量外臂与被测筒形薄壁零件被测点所在的母线相平行；
S4，通过伺服电机(12)驱动直线模组(8)上的滑块(9)带动转台(10)和被测筒形薄壁零件沿着直线模组(8)的轴线方向向靠近机架固定面一的一侧运动，保证被测筒形薄壁零件的薄壁位于激光传感器一(23)和激光传感器二(24)之间；
S5，通过电机、霍尔反馈器和控制器控制可伸缩测量竖臂一(26)沿竖臂二(25)的伸缩运动和可伸缩测量竖臂二(28)沿竖臂三(27)的伸缩运动，使得可伸缩测量竖臂一(26)伸入到被测筒形薄壁零件的内部，可伸缩测量竖臂二(28)位于被测筒形薄壁零件的外部相对位置，保证激光传感器一(23)和激光传感器二(24)到达被测筒形薄壁零件被测点的内外两侧，通过激光传感器一(23)和激光传感器二(24)测量壁厚；
S6，通过转台(10)内部设置的回转驱动装置驱动转台(10)匀速旋转，带动固定夹紧在转台(10)上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一(23)和激光传感器二(24)测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚；
S7，被测筒形薄壁零件某一截面的壁厚测量结束后，通过电机、霍尔反馈器和控制器控制可伸缩测量竖臂一(26)沿竖臂二(25)的伸缩运动和可伸缩测量竖臂二(28)沿竖臂三(27)的伸缩运动，带动激光传感器一(23)和激光传感器二(24)沿着被测筒形薄壁零件的母线同步上下移动；
S8，激光传感器一(23)和激光传感器二(24)上下运动到达新的被测点后，通过转台(10)内部设置的回转驱动装置驱动转台(10)匀速旋转，带动固定夹紧在转台(10)上的被测筒形薄壁零件匀速转动，通过激光传感器一(23)和激光传感器二(24)测得被测筒形薄壁零件同一高度上不同点位的壁厚，从而测得被测筒形薄壁零件另一截面的壁厚；
S9，多次重复S7和S8，从而测得筒形薄壁零件整个薄壁表面的壁厚。
6.根据权利要求5所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的使用方法，其特征在于：所述S5中，激光传感器一(23)和激光传感器二(24)在到达被测筒形薄壁零件被测点内外两侧的过程中，为了避免激光传感器一(23)和激光传感器二(24)与被测筒形薄壁零件内表面凸台之间的碰撞，激光传感器一(23)与被测筒形薄壁零件内表面之间的距离大于凸台的最高高度。
7.根据权利要求6所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的使用方法，其特征在于：所述S5中，通过激光传感器一(23)和激光传感器二(24)测量壁厚的测距计算方法如下，
所述的激光传感器一(23)距离被测筒形薄壁零件内表面的距离为l3，激光传感器二(24)距离被测筒形薄壁零件外表面的距离为l4，将l3和l4传输至处理终端，处理终端根据公式计算：h＝l-l3-l4，其中h为被测点的壁厚，l为激光传感器一(23)和激光传感器二(24)之间的距离。
8.根据权利要求7所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的使用方法，其特征在于：所述S6到S9中，测得的被测筒形薄壁零件某一截面和整个薄壁的壁厚值取最大值、最小值、均值和异常值，异常值为各个凸台的高度，均值为去除异常值后的平均壁厚值。
9.根据权利要求8所述的一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置的使用方法，其特征在于：所述的被测筒形薄壁零件为圆柱筒形薄壁零件或圆锥筒形薄壁零件。
CN202310450487.2A 2023-04-25 2023-04-25 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法 Active CN116558427B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310450487.2A CN116558427B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310450487.2A CN116558427B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116558427A CN116558427A (zh) 2023-08-08
CN116558427B true CN116558427B (zh) 2023-11-17

Family

ID=87485406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310450487.2A Active CN116558427B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116558427B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03170808A (ja) * 1989-11-30 1991-07-24 Kawasaki Steel Corp 鋼管端部の外径・肉厚測定装置
DE10237375A1 (de) * 2002-08-12 2004-02-26 Bklt Lasersystemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur geometrischen Vermessung eines im Querschnitt kreisförmigen Rohres
CN2767959Y (zh) * 2005-01-21 2006-03-29 天津大学 回转体壁厚测量装置
CN105737746A (zh) * 2016-04-22 2016-07-06 南京晨光集团有限责任公司 圆形壳体的壁厚测量装置与测量方法
CN110553562A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 甘肃省计量研究院 一种几何量测量调整装置
CN212721357U (zh) * 2020-07-15 2021-03-16 江苏理工学院 一种圆形壳体厚度测量装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03170808A (ja) * 1989-11-30 1991-07-24 Kawasaki Steel Corp 鋼管端部の外径・肉厚測定装置
DE10237375A1 (de) * 2002-08-12 2004-02-26 Bklt Lasersystemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur geometrischen Vermessung eines im Querschnitt kreisförmigen Rohres
CN2767959Y (zh) * 2005-01-21 2006-03-29 天津大学 回转体壁厚测量装置
CN105737746A (zh) * 2016-04-22 2016-07-06 南京晨光集团有限责任公司 圆形壳体的壁厚测量装置与测量方法
CN110553562A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 甘肃省计量研究院 一种几何量测量调整装置
CN212721357U (zh) * 2020-07-15 2021-03-16 江苏理工学院 一种圆形壳体厚度测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN116558427A (zh) 2023-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106568387A (zh) 一种大长径比空心薄壁细长轴精密检测设备及检测方法
CN113945164A (zh) 一种直升机桨叶自动测量装置
CN104515493B (zh) 一种自动化径向跳动测量装置
CN209445970U (zh) 刀具尺寸测量装置
CN201281589Y (zh) 偏角测量装置
CN211668449U (zh) 一种钢轨高精度廓形检测装置
CN113970299A (zh) 一种高精度竖直测量细长件外形轮廓的装置
CN115235402A (zh) 一种高精度检测机
CN116558427B (zh) 一种筒形薄壁零件的壁厚测量装置和测量方法
CN201322608Y (zh) 换挡凸轮测量仪
CN211601876U (zh) 一种微小孔径测量装置
CN111175674B (zh) 一种高精度磁场测量设备
CN111207868B (zh) 一种基于磁弹效应的平面残余应力自动检测装置及方法
CN209887571U (zh) 一种罐体组装精准定位装置
CN109827903B (zh) 一种活塞检测缺陷检测装置及方法
CN212512787U (zh) 一种高精度自动扶梯井道测量装置
CN110514146B (zh) 一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具
CN213336690U (zh) 一种桥梁荷载试验新型挠度测量支架
CN110645884B (zh) 一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法
CN211824453U (zh) 检测装置
CN208012539U (zh) 一种精密回转体零件直径自动测量仪
CN201583257U (zh) 航空精密零件锐边激光测量装置
CN219302183U (zh) 一种高精密模具零件的检测装置
CN214372213U (zh) 一种直线度测量装置
CN109877569A (zh) 罐体精准定位组装方法及精准定位装置及精准定位方法

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