CN117606325B - 内孔精密检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内孔精密检测装置及检测方法，涉及测量技术领域，该装置包括：安装套筒、下安装座、浮动机构、浮动测杆、位置度测量机构、位移传感器、塞规头、上安装座、对接头、数据传输模块以及数据处理模块，其与所述数据传输模块连接；所述塞规头检测待测孔孔径的机械变化量并传递给所述位移传感器，所述位移传感器通过该机械变化量获得待测孔的孔径变化量，并通过数据传输模块传输至数据处理模块，再通过所述数据处理模块处理得到孔径测量结果。本发明能够同时实现内孔孔径、孔深和孔位置度的检测，检测精度高，可实现内孔多项参数的高效检测，检测获得的结果对于内孔质量的评价以及对于内孔加工的指导均具有很高的参考价值。

Description

内孔精密检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种内孔精密检测装置及检测方法。
背景技术
内孔测量设备在市场上有很大的需求，内孔的测量通常包括孔径测量，孔径测量通常采用卡尺、三坐标测量仪、孔径规等，此类方式多为人工测量，存在效率低、精度差等缺陷。例如传统的孔径规测量方法为：一个孔径上差的轴称为止规，与一个孔径下差的轴，称为通规；测量时通规能塞进孔径内，止规塞不进孔径内为合格产品，反之为不合格产品。这种测量方式受操作人员个体的影响较大，且无法获取不同深度位置处的孔径测量值。
专利CN101319864A公开了一种塞规头孔径测量机构，其提供的塞规头能够检测孔径的变化量，从原理上而言能够获得不同深度位置处的孔径值，但其并未公开利用该塞规头进行自动化孔径测量的方案。且在一些情况下还需要对孔深、孔位置度等进行测量，上述专利无法实现孔深、孔位置度的测量。专利CN107421411B公开了一种用于同时检测孔位置度和孔径或孔通止的机构，其能够同时实现检测孔位置度及孔径的自动化检测，但其只能判断待测孔位置度是否合格，而无法获得具体的位置度偏移量，对孔位置度的评价以及孔加工的指导作用有限，且其无法实现孔深的检测。
另外，内孔因加工等误差容易出现位置度偏差，容易导致进行自动化孔径测量时，测量机构无法顺利进入内孔。
所以，提供一种能够同时实现孔径、孔深、孔位置度的检测，并能够消除孔位置偏差对测量的影响的方案将具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内孔精密检测装置及检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种内孔精密检测装置，包括：
安装套筒；
下安装座，其连接在所述安装套筒下端；
浮动机构，其设置在所述下安装座内；
浮动测杆，其通过浮动机构设置在所述下安装座内且下端伸出所述下安装座；
位置度测量机构，其包括连接在所述浮动测杆上且外端从侧向伸出所述下安装座的四根位置度测量杆，四根位置度测量杆处于相同的水平位置且呈十字型布置，通过四根位置度测量杆伸出所述下安装座部分的长度判断所述浮动测杆的水平位置偏移方向和偏移量，从而获得待测孔的位置度测量结果；
位移传感器，其设置在所述浮动测杆内部开设的传感器空腔内；
塞规头，其连接在所述浮动测杆的下端；
上安装座，其连接在所述安装套筒上端；
对接头，其连接在所述上安装座上，用于与实施内孔测量的机器人的机械手连接，以通过机器人进行检测；
数据传输模块，其设置在所述上安装座内并与所述位移传感器连接；
以及数据处理模块，其与所述数据传输模块连接；
所述塞规头检测待测孔孔径的机械变化量并传递给所述位移传感器，所述位移传感器通过该机械变化量获得待测孔的孔径变化量，并通过数据传输模块传输至数据处理模块，再通过所述数据处理模块处理得到测量结果。
优选的是，所述下安装座的内部具有呈圆柱形的下安装腔，所述下安装座的底面开设有与所述下安装腔连通的浮动孔；所述浮动测杆包括中空杆体、形成于所述中空杆体上部外周的第一圆柱凸台以及形成于所述中空杆体上部且连接在所述第一圆柱凸台下端的第二圆柱凸台，所述第二圆柱凸台的直径大于所述第一圆柱凸台，位于所述第一圆柱凸台上方的中空杆体部分向上伸入上方的安装套筒内，位于所述第二圆柱凸台下方的中空杆体部分向下伸出所述下安装座；所述第一圆柱凸台上由其上端面向下开设有至少一个限位凹槽；所述安装套筒的底部设置有至少一个用于配合插入所述限位凹槽内的限位挡块，且所述限位凹槽和限位挡块之间在水平面内始终保持有间隙，以使得所述限位挡块不会限制所述浮动测杆的平面浮动。
优选的是，所述浮动机构包括设置在所述下安装腔内且由下至上依次套设在所述浮动测杆上的第一平面轴承、第二平面轴承、下垫片、浮动弹簧、上垫片以及第三平面轴承；所述上垫片和下垫片均呈环形状，且内侧向上凸起形成垫片台阶面，所述上垫片和下垫片上下对称布置，所述浮动弹簧的上下端分别与所述上垫片和下垫片的垫片台阶面顶压接触；所述第一平面轴承与所述下安装腔的底面接触，所述第二圆柱凸台处于所述第一平面轴承、第二平面轴承之间；在所述浮动弹簧的作用下，所述第二平面轴承被顶压在所述下垫片和第二圆柱凸台之间，所述第三平面轴承被顶压在所述上垫片和安装套筒的下端面之间；所述第二圆柱凸台的外径小于所述下安装腔的内径，使得所述浮动测杆能够在所述下安装腔内进行平面浮动。
优选的是，所述安装套筒的内部具有套筒滑孔，所述套筒滑孔内可滑动设置有内滑套，所述内滑套的上端设置有套筒弹簧，所述套筒滑孔内设置有用于顶压所述套筒弹簧上端的滑孔台阶面，所述套筒弹簧的下端顶压所述内滑套的上端；所述位移传感器的上端穿过所述内滑套、套筒滑孔后连接到所述数据传输模块上。
优选的是，所述浮动测杆的上端伸入所述套筒滑孔中并与所述内滑套的下端接触，所述内滑套的下端内周向上凹陷形成上锥形面，所述浮动测杆的上端具有与所述上锥形面配合接触的下锥形面；所述内滑套的侧壁上沿垂直方向开设有限位腰孔，所述安装套筒的侧壁上设置有配合插入所述限位腰孔内的用于限制所述内滑套转动的限位销，所述限位销和限位腰孔在上下方向上具有间隙。
优选的是，所述下安装座上配合开设有4个供所述位置度测量杆伸出的测杆孔，处于所述测杆孔处的下安装座上设置有透明的尺罩，所述尺罩内形成供所述位置度测量杆外端伸入的尺腔，所述尺罩的上横板和/或下横板的侧面设置有与所述位置度测量杆平行的测量尺，所述测量尺上设置有刻度，所述位置度测量杆的外端侧面设置有读数垂线，通过读取读数垂线在所述测量尺上的刻度获得所述位置度测量杆的水平位置偏移方向和偏移量；所述尺腔和测杆孔连通，两者形成供所述位置度测量杆进行水平位置移动的测杆腔，在空间位置内，所述位置度测量杆和测杆腔之间留有间隙，从而能够允许所述位置度测量杆相对测杆腔进行水平面内的浮动以及垂直方向的移动。
优选的是，所述塞规头包括导向套、连接在所述导向套上端的对接套、固定连接在所述导向套内的弹性套、开设在所述弹性套内的滑孔、可滑动插设在所述滑孔内的顶杆、开设在所述导向套底端两侧的安装孔以及可滑动插设在所述安装孔内的测销；所述顶杆的底端为锥形体，所述顶杆的顶端穿过所述导向套后向上伸出所述对接套，位于所述导向套上部的顶杆上设置有限位凸起，所述限位凸起架在所述滑孔外侧的导向套的端面上，所述限位凸起被限制在所述对接套内，所述限位凸起上部的顶杆上套设有塞规复位弹簧，所述塞规复位弹簧被限制在所述对接套内；所述弹性套的底部对应于测销的两侧间隔设置有两片簧，所述顶杆的锥形体位于两片簧之间且与片簧的内端接触，所述测销的内端抵在对应的片簧侧部，所述测销的外端具有球形测头；所述对接套与所述浮动测杆的底端连接后，所述顶杆的上端伸入所述塞规腔内且与所述位移传感器底部的传感器测头之间留有间隙，当所述顶杆向上移动与所述位移传感器底部的传感器测接触时，所述位移传感器会产生信号。
本发明还提供一种如上所述的内孔精密检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、按照预先根据待测孔的设计位置而规划的路径，通过机器人的机械手使该内孔精密检测装置进行移动，使所述塞规头到达待测孔上方的测量初始位置，此时塞规头的中轴线与待测孔的设计中轴线重合；
S2、孔深与孔径参数测量；
S2-1、控制该内孔精密检测装置垂直向下移动，使所述塞规头以恒定速度插入并穿过待测孔，在该测量过程中，将位移传感器初次出现信号时，塞规头的位置记为零位置H0，将位移传感器的信号刚好消失时，塞规头的位置记为终点位置HZ；
S2-2、获取由零位置H0运动到终点位置HZ的过程中，该内孔精密检测装置移动的垂直距离ΔH，ΔH=HZ-H0，则待测孔径的深度测量值为ΔH；
S2-3、在零位置H0到终点位置HZ之间，以均匀间距取n个位置点，采集每个位置点Hj处所述位移传感器获得的位移检测结果，并传输至所述数据处理模块后转换为孔径测量值Dj，获得一组初始水平角度θ1下的孔径测量数据q1，q1表示为[（H1θ1,D1θ1）、（H2θ1,D2θ1）、...、（Hjθ1,Djθ1）、...、（Hnθ1,Dnθ1）]；
其中，Hjθ1表示初始水平角度θ1下的第j个位置点，Djθ1表示初始水平角度θ1下第j个位置点处获得的孔径测量值，j=1,2,...,n；
S3、孔位置度测量；
S3-1、使该内孔精密检测装置垂直向上移动，并在ΔH/2位置处停止，然后分别读取四根位置度测量杆的读数垂线在测量尺上的刻度值；其中，当待测孔的位置与设计位置重合时，四根位置度测量杆的读数垂线均与对应测量尺上的零刻度对齐；
S3-2、以处于对侧的两根位置度测量杆LX1、LX2的连线为X方向，另外两根位置度测量杆LY1、LY2的连线为Y方向；
S3-3、读取LX1、LX2的读数垂线的刻度值，分别记为x1、x2，读取LY1、LY2的读数垂线的刻度值，分别记为y1、y2，计算待测孔的位置偏移坐标（Δx，Δy），其中，Δx=(x1+x2)/2，Δy=(y1+y2)/2；Δx、Δy的正负号代表偏移方向、数值代表偏移量；
计算待测孔的位置度参数φ，；
S4、获取不同位置处的孔径测量数据；
使该内孔精密检测装置机械垂直向上移动到测量初始位置，再绕安装套筒的中心轴线旋转至不同的水平角度，采用步骤S2的方法采集不同水平角度下的孔径测量数据；
记水平角度θi下采集得到的孔径测量数据为qi，qi表示为[（H1θi,D1θi）、（H2θi,D2θi）、...、（Hjθi,Djθi）、...、（Hnθi,Dnθi）]；
其中，i=1,2,...,m，0°≤θi＜360°，m为采集的不同水平角度下孔径测量数据的数据总数；Hjθi表示水平角度θi下的第j个位置点，Djθi表示水平角度θi下第j个位置点处获得的孔径测量值；θ1表示初始水平角度，且θ1=0°，q1为初始水平角度θ1下的孔径测量数据；
S5、所述数据处理模块对获得的m组孔径测量数据进行分析，并输出待测孔的检测结果。
优选的是，所述数据处理模块输出的检测结果中至少包括待测孔的孔径均值、局部轴向跳动表征参数、局部径向跳动表征参数、孔内壁整体跳动表征参数、待测孔是否合格以及待测孔的加工质量等级。
优选的是，所述步骤S5具体包括：
S5-1、将所有孔径测量数据中的孔径测量值求平均，得到孔径均值；
S5-2、对于水平角度θi下采集得到的孔径测量数据qi，以位置点为横坐标、对应的孔径测量值为纵坐标，进行曲线拟合，得到孔径-孔深关系曲线fi；然后获取每组孔径测量数据对应的孔径-孔深关系曲线，并绘制于同一坐标系XOY中；
S5-3、轴向跳动计算；
S5-3-1、在坐标系XOY中绘制待测孔径的设计值Ds与孔深关系曲线fs，fs为与X轴平行的线段，fs在X轴上投影的起止点分别为H0和HZ，fs与X轴之间的距离为待测孔径的设计值Ds；
S5-3-2、在坐标系XOY中，过X轴上的H0作垂线l0、过X轴上的HZ作垂线lZ，计算l0、fs、lZ、X轴四条线之间围绕形成的封闭区域的总面积，记为Ss；计算l0、fi、lZ、fs四条曲线之间围绕形成的封闭区域的面积，记为Si；
S5-3-3、计算每条曲线fi的局部轴向跳动表征参数；
，越小，表示在水平角度θi处的待测孔的轴向跳动越小；
S5-4、径向跳动计算；
S5-4-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作k条相互间隔的与X轴均垂直的径向数据直线，记为l1、l2、...、lr、...、lk；
S5-4-2、对应任意一条径向数据直线lr，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为p1、p2、...、pi、...pm，获取每个交点的纵坐标值，记交点pi的纵坐标值为Dri；
S5-4-3、计算径向数据直线lr处的局部径向跳动表征参数；
，越小，表示在孔深位置lr处的径向跳动越小；
S5-5、整体跳动计算；
S5-5-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作w条相互不重合的与X轴不垂直且与所有曲线fi均相交的斜向数据直线，记为g1、g2、...、gv、...、gw；
S5-5-2、对应任意一条斜向数据直线gv，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为u1、u2、...、ui、...um，获取每个交点的纵坐标值，记交点ui的纵坐标值为Dvi；
S5-5-3、计算斜向数据直线gv处的局部斜向跳动表征参数；
，越小，表示在斜向数据直线gv处的斜向跳动越小；
对所有斜向数据直线处的局部斜向跳动表征参数取平均，所得平均值OZg为孔内壁整体跳动表征参数，OZg越小，表示待测孔内壁的整体跳动越小；
S5-6、当不满足以下条件A时，判断待测孔不合格；当只满足以下条件A时判断待测 孔合格，且加工质量等级为二等；当同时满足以下条件A和B时，判断待测孔合格，且加工质 量等级为一等；A、，φ＜εφ，；其中，表示孔深度误差阈值，εφ 表示孔位置度误差阈值，表示孔径误差阈值；B、所有局部轴向跳动表征参数均不大 于轴向跳动参数阈值εO1，所有局部径向跳动表征参数均不大于径向跳动参数阈值εO2， 孔内壁整体跳动表征参数OZg不大于整体跳动阈值εO3。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种内孔精密检测装置及其检测方法，本发明能够同时实现内孔孔径、孔深和孔位置度的检测，检测精度高，可实现内孔多项参数的高效检测，检测获得的结果对于内孔质量的评价以及对于内孔加工的指导均具有很高的参考价值。
本发明中，浮动机构的设置使得浮动测杆能够相对下安装座进行平面浮动以及垂直浮动，垂直浮动能够避免塞规头与待测工件的刚性碰撞，平面浮动使得当待测工件的孔位置存在一定偏差时，塞规头也能够顺利插入待测孔内；通过浮动测杆、浮动机构以及位置度测量机构之间的巧妙配合，还能够实现孔位置度的测量。
相较于传统检测方案中通常只对孔径均值、方差等情况进行评价的方法而言，本发明采用的检测方法和对应的数据处理方法，能够在采集的数据上进一步丰富出更多的可以客观反映内孔参数情况的数据，并分析得到能够对内孔加工情况进行更全面且科学评价的相关表征参数，这些表征参数的数据计算量较小，但具有较好的代表性，且能够从多个维度对孔径情况进行表征，使得其检测结果对于内孔的评价与加工具有更好的参考价值。
附图说明
图1为本发明的实施例1中的内孔精密检测装置的结构示意图。
图2为本发明的实施例1中的内孔精密检测装置的另一个视角的结构示意图。
图3为本发明的实施例1中的内孔精密检测装置的剖视图。
图4为本发明的实施例1中的安装套筒和下安装座部分配合的结构示意图。
图5为本发明的实施例1中的下安装座内部的结构示意图。
图6为图5中A位置处的剖视图。
图7为本发明的位置度测量杆与尺罩配合的结构示意图。
图8为本发明的实施例1中的安装套筒的结构示意图。
图9为本发明的实施例1中的浮动测杆的结构示意图。
图10为本发明的实施例1中的浮动测杆的俯视图。
图11为本发明的实施例1中的内滑套的结构示意图。
图12为本发明的实施例1中装配有一种塞规头后的结构示意图。
图13为本发明的实施例1中的一种塞规头的结构示意图。
图14为本发明的实施例2中的内孔精密检测装置的检测方法的流程图。
图15为本发明的实施例2中的孔深测量原理示意图。
图16为本发明的实施例2中的位置度测量的原理示意图。
图17为本发明的实施例2中的轴向跳动计算的原理示意图。
图18为本发明的实施例2中的径向跳动计算的原理示意图。
图19为本发明的实施例2中的整体跳动计算的原理示意图。
附图标记说明：1—安装套筒；10—限位挡块；11—套筒滑孔；12—内滑套；13—套筒弹簧；14—滑孔台阶面；15—限位销；120—上锥形面；121—限位腰孔。
2—下安装座；20—下安装腔；21—浮动孔；22—测杆孔；23—尺罩；230—尺腔；231—上横板；232—下横板；233—测量尺。
3—浮动机构；30—第一平面轴承；31—第二平面轴承；32—下垫片；33—浮动弹簧；34—上垫片；35—第三平面轴承；36—垫片台阶面。
4—浮动测杆；40—中空杆体；41—第一圆柱凸台；42—第二圆柱凸台；43—传感器空腔；44—限位凹槽；45—下锥形面。
5—位置度测量机构；50—位置度测量杆；51—读数垂线。
6—位移传感器；60—传感器测头。
7—塞规头；70—导向套；71—对接套；72—弹性套；73—滑孔；74—顶杆；75—安装孔；76—测销；720—片簧；740—锥形体；741—限位凸起；742—塞规复位弹簧；760—球形测头。
8—上安装座；80—数据传输模块。
9—对接头。
100—待测孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：参照图1-图13，本实施例提供一种内孔精密检测装置，其包括：安装套筒1；下安装座2，其连接在安装套筒1下端；浮动机构3，其设置在下安装座2内；浮动测杆4，其通过浮动机构3设置在下安装座2内且下端伸出下安装座2，浮动测杆4能够在下安装座2内进行水平面内和垂直平面内的小范围浮动；位置度测量机构5，其包括连接在浮动测杆4上且外端从侧向伸出下安装座2的四根位置度测量杆50，四根位置度测量杆50处于相同的水平位置且呈十字型布置，通过四根位置度测量杆50伸出下安装座2部分的长度判断浮动测杆4的水平位置偏移方向和偏移量，从而获得待测孔的位置度测量结果；位移传感器6，其设置在浮动测杆4内部开设的传感器空腔43内；塞规头7，其连接在浮动测杆4的下端；上安装座8，其连接在安装套筒1上端；对接头9，其连接在所述上安装座8上，用于与实施内孔测量的机器人的机械手连接，以通过机器人进行检测；数据传输模块80，其设置在上安装座8内并与位移传感器6连接；以及数据处理模块，其与数据传输模块80连接；塞规头7检测待测孔的机械变化量并传递给位移传感器6，位移传感器6通过该机械变化量获得待测孔的孔径变化量，并通过数据传输模块80传输至数据处理模块，再通过数据处理模块处理得到测量结果。
本发明中，所针对的待测孔为光面通孔。
本实施例中，下安装座2的内部具有呈圆柱形的下安装腔20，下安装座2的底面开设有与下安装腔20连通的浮动孔21；浮动测杆4包括中空杆体40、形成于中空杆体40上部外周的第一圆柱凸台41以及形成于中空杆体40上部且连接在第一圆柱凸台41下端的第二圆柱凸台42，第二圆柱凸台42的直径大于第一圆柱凸台41，位于第一圆柱凸台41上方的中空杆体40部分向上伸入上方的安装套筒1内，位于第二圆柱凸台42下方的中空杆体40部分向下伸出下安装座2；第一圆柱凸台41上由其上端面向下开设有至少一个限位凹槽44，安装套筒1的底部设置有至少一个用于配合插入限位凹槽44内的限位挡块10，且限位凹槽44和限位挡块10之间在水平面内始终保持有间隙，以使得限位挡块10不会限制浮动测杆4的平面浮动。
本实施例中包括对称布置的两个限位凹槽44以及与其配合的两个限位挡块10；浮动测杆4在下安装座2内能够进行小范围的上下移动，当向上移动至限位挡块10顶住限位凹槽44底部时，浮动测杆4到达向上移动的极限位置。通过允许浮动测杆4进行小范围的上下移动，能够使其下方的塞规头7与待测工件形成柔性接触，减少刚性碰撞的发生。以下会再结合浮动机构3对浮动测杆4的上下移动原理进行更详细的说明。
本实施例中，浮动机构3包括设置在下安装腔20内且由下至上依次套设在浮动测杆4上的第一平面轴承30、第二平面轴承31、下垫片32、浮动弹簧33、上垫片34以及第三平面轴承35；上垫片34和下垫片32均呈环形状，且内侧向上凸起形成垫片台阶面36，上垫片34和下垫片32上下对称布置，浮动弹簧33的上下端分别与上垫片34和下垫片32的垫片台阶面36顶压接触；第一平面轴承30与下安装腔20的底面接触，第二圆柱凸台42处于第一平面轴承30、第二平面轴承31之间；在浮动弹簧33的作用下，第二平面轴承31被顶压在下垫片32和第二圆柱凸台42之间，第三平面轴承35被顶压在上垫片34和安装套筒1的下端面之间；第二圆柱凸台42的外径小于下安装腔20的内径，使得浮动测杆4能够在下安装腔20内进行平面浮动。
本实施例中，安装套筒1的内部具有套筒滑孔11，套筒滑孔11内可滑动设置有内滑套12，内滑套12的上端设置有套筒弹簧13，套筒滑孔11内设置有用于顶压套筒弹簧13上端的滑孔台阶面14，套筒弹簧13的下端顶压内滑套12的上端；位移传感器6的上端穿过内滑套12、套筒滑孔11后连接到数据传输模块80上。
本实施例中，浮动测杆4的上端伸入套筒滑孔11中并与内滑套12的下端接触，内滑套12的下端内周向上凹陷形成上锥形面120，浮动测杆4的上端具有与上锥形面120配合接触的下锥形面45。
其中，上锥形面120与下锥形面45的配合，能够使得浮动测杆4在不受其他外力作用时，套筒弹簧13的挤压作用会使上锥形面120与下锥形面45保持同心接触，从而使浮动测杆4与内滑套12保持同轴状态，用以实现浮动测杆4的水平位置复位。
其中，内滑套12的侧壁上沿垂直方向开设有限位腰孔121，安装套筒1的侧壁上设置有配合插入限位腰孔121内的用于限制内滑套12转动的限位销15，限位销15和限位腰孔121在上下方向上具有间隙。限位销15的限制，能够避免内滑套12在安装套筒1内转动，但又能允许内滑套12在垂直方向进行小范围的滑动。
本实施例中，浮动机构3的设置使得浮动测杆4能够相对下安装座2进行小范围的平面内任意方向的滑动（平面浮动）以及垂直方向的移动（垂直浮动），由于下安装座2是与安装套筒1、上安装座8、对接头9依次固定连接，对接头9再固定连接在机器手上，塞规头7固定连接在浮动测杆4底部，所以浮动测杆4及下方的塞规头7能够相对于机器手进行平面浮动和垂直浮动，机器手带动整个内孔精密检测装置进行移动，垂直浮动能够避免塞规头7与待测工件的刚性碰撞，平面浮动使得当待测工件的孔位置存在一定偏差时，塞规头7也能够顺利插入待测孔内，另外，平面浮动使得通过位置度测量机构5的配合，还能够实现孔位置度的测量（孔的中心轴线与设计中心轴线之间的距离误差），以下会再结合位置度测量机构5进行详细说明。
参照图4-图5，以下对浮动机构3的主要工作原理进行说明：（1）浮动弹簧33安装在上垫片34和下垫片32之间，对上垫片34和下垫片32产生顶压力，使得上垫片34向上压紧第三平面轴承35、下垫片32向下压紧第二平面轴承31，并进一步向下压紧第二圆柱凸台42和第一平面轴承30，使得第一平面轴承30、第二平面轴承31、下垫片32、上垫片34以及第三平面轴承35在垂直方向保持预紧，第二圆柱凸台42被挤压在第一平面轴承30和第二平面轴承31，能够相对第一平面轴承30和第二平面轴承31进行水平面内的滑动，同时第一平面轴承30也能够相对下安装腔20的底面进行平面内的滑动、第三平面轴承35也能够相对安装套筒1的底部端面进行平面内的滑动，从而使得浮动测杆4能够在下安装腔20内进行水平浮动。
其中，当浮动测杆4产生了水平浮动时，浮动测杆4的中心轴线会与安装套筒1的中心轴线产生小范围的偏移，此时浮动测杆4顶部的下锥形面45与内滑套12底部的上锥形面120之间也会有一定的错位偏移，但仍能保持一定的接触，不会影响垂直方向上力的传递，也不会影响位移传感器6的工作（位移传感器6的下端处于浮动测杆4内，上端处于内滑套12和安装套筒1内，当上端与内滑套12、安装套筒1之间均留有间隙）。
（2）当浮动测杆4底部的塞规头7与被测工件接触而受到向上的反作用力时，第二圆柱凸台42对第二平面轴承31产生向上的压力，通过下垫片32向上挤压浮动弹簧33，使浮动弹簧33被压缩，同时浮动测杆4的顶部向上挤压内滑套12，内滑套12再挤压套筒弹簧13使之被压缩，从而使得浮动测杆4能够相对下安装座2向上进行小范围的移动，即实现垂直浮动。
其中，当塞规头7受到的垂直方向的力消失后，在浮动弹簧33的弹力作用下，会推动第二圆柱凸台42向下移动，从而促使浮动测杆4在垂直方向上复位；同时，套筒弹簧13对内滑套12产生向下的作用力，通过内滑套12向下顶压浮动测杆4，一方面能够辅助浮动测杆4在垂直方向上的复位，另一方面，通过上锥形面120与下锥形面45的配合，会使浮动测杆4在平面内也产生滑动，直至浮动测杆4的中心轴线与安装套筒1的中心轴线重合（内滑套12同心安装在安装套筒1内），从而实现浮动测杆4在水平方向的复位。
参照图5-图7，本实施例中，下安装座2上配合开设有4个供位置度测量杆50伸出的测杆孔22，处于测杆孔22处的下安装座2上设置有透明的尺罩23，尺罩23内形成供位置度测量杆50外端伸入的尺腔230，尺罩23的上横板231和/或下横板232的侧面设置有与位置度测量杆50平行的测量尺233，测量尺233上设置有刻度，位置度测量杆50连接在第二圆柱凸台42的上，位置度测量杆50的外端侧面设置有读数垂线51，通过读取读数垂线51在测量尺233上的读数获得位置度测量杆50的水平位置偏移方向和偏移量；对位置度测量杆50进行读数时，参照图7，沿正面从正视方向读取位置度测量杆50上的读数垂线51在测量尺233上的刻度位置。为了便于读数，本实施例中，在上横板231和下横板232上均设置有测量尺233，且也可直接在透明尺罩23上处于上横板231和下横板232直接的表面设置测量尺233，能够更加便于读取读数垂线51在测量尺233上的刻度位置。
当采用在上横板231和/或下横板232上设置测量尺233的方案时，为了读数准确，可采用直尺进行辅助读数，将直尺与读数垂线51对齐，然后读取直尺边缘在上横板231和/或下横板232上的测量尺233上的刻度位置。当采用在透明尺罩23上设置测量尺233的方案时，该测量尺233在前后方向的投影能够覆盖测量杆上的读数垂线51，所以能够从正视方向，直接读取读数垂线51在测量尺233上的刻度位置。
进行读数时，处于对侧的两根位置度测量杆50可取一个进行读数并作为结果，也可对两个均进行读数，然后取平均值作为测量结果。为了减小误差，本实施例中，优选采用对处于对侧的两根位置度测量杆50均进行读数，然后取平均值作为测量结果，且当两个读数差值较大时，需重新读数。
尺腔230和测杆孔22连通，两者形成供位置度测量杆50进行水平位置移动的测杆腔，在空间位置内，位置度测量杆50和测杆腔之间留有间隙（上下方向和前后方向均留有间隙），从而能够允许位置度测量杆50相对测杆腔进行水平面内的浮动以及垂直方向的移动。
以下对位置度测量机构5的测量原理进行说明：浮动测杆4出现水平浮动时，位置度测量杆50在水平面内相对尺罩23会产生偏移，该偏移量能够分解为相互垂直的X方向和Y方向，通过读取两个相互垂直的位置度测量杆50相对尺罩23的位移，即可得到该X方向和Y方向的偏移量；参照图6和图15，例如，当浮动测杆4到达测量初始位置时（浮动测杆4的轴线与待测孔的设计轴线重合），浮动测杆4的轴线在水平面内的投影位置为Os，而待测孔的实际中轴线在水平面内的投影位置为O，O处于Os的右上方，即在X方向相差位移为Δx、在Y方向相差位移为Δy，浮动测杆4向下插入待测孔时，在浮动机构3作用下产生平面浮动，从而使其Os点移动到O点，在X方向的移动量能够通过图6或图15中左右两侧的位置度测量杆50读取得到，在Y方向的移动量能够通过前后两侧的位置度测量杆50读取得到，从而能够获得浮动测杆4的位置偏移量，该位置偏移量也就是待测孔的实际轴线相对于设计轴线的距离差，即待测孔的位置度。
本发明中，塞规头7的作用是检测待测孔的机械变化量并传递给位移传感器6，其可采用常规的现有产品，只要能够实现上述功能即可，例如专利CN202329598U-机械式内径塞规或专利CN101319864A-塞规头孔径测量机构等公开的塞规头结构。为了进行示意，本实施例中提供了一种如下结构的塞规头7，其与上述专利类似。
本实施例，塞规头7包括导向套70、连接在导向套70上端的对接套71、固定连接在导向套70内的弹性套72、开设在弹性套72内的滑孔73、可滑动插设在滑孔73内的顶杆74、开设在导向套70底端两侧的安装孔75以及可滑动插设在安装孔75内的测销76；顶杆74的底端为锥形体740，顶杆74的顶端穿过导向套70后向上伸出对接套71，位于导向套70上部的顶杆74上设置有限位凸起741，限位凸起741架在滑孔73外侧的导向套70的端面上，限位凸起741被限制在对接套71内，限位凸起741上部的顶杆74上套设有塞规复位弹簧742，塞规复位弹簧742被限制在对接套71内；弹性套72的底部对应于测销76的两侧间隔设置有两片簧720，顶杆74的锥形体740位于两片簧720之间且与片簧720的内端接触，测销76的内端抵在对应的片簧720侧部，测销76的外端具有球形测头760；对接套71与浮动测杆4的底端连接后，顶杆74的上端伸入塞规腔内且与位移传感器6底部的传感器测头60之间留有间隙，当顶杆74向上移动与位移传感器6底部的传感器测接触时，位移传感器6会产生信号。
塞规头7的工作原理为：塞规头7下方伸入内孔后，两个测销76受到挤压而内缩，并挤压对应的片簧720，片簧720在挤压顶杆74的锥形体740，使顶杆74向上移动，最后顶压上方的传感器测头60，测销76检测孔径的机械变化量，并将产生的位移传递至顶杆74，最后通过位移传感器6检测得到顶杆74的位移，之后可由数据处理模块通过常规计算得到孔径的测量值。
实施例2：本实施例提供一种实施例1的内孔精密检测装置的检测方法，参照图14-图19，该方法包括以下步骤：S1、按照预先根据待测孔的设计位置而规划的路径，通过机器人的机械手使该内孔精密检测装置进行移动，使塞规头7到达待测孔上方的测量初始位置，此时塞规头7的中轴线与待测孔的设计中轴线重合；即预先根据待测孔的中心轴线设计位置驱动内孔精密检测装置移动到测量初始位置，在测量初始位置处，浮动测杆4的中心轴线与待测孔的设计中心轴线重合。
S2、孔深与孔径参数测量；
S2-1、控制该内孔精密检测装置垂直向下移动，使塞规头7以恒定速度插入并穿过待测孔，在该测量过程中，将位移传感器6初次出现信号时，塞规头7的位置（塞规头7的位置可以其上的测销76的中轴线为参照基准）记为零位置H0，将位移传感器6的信号刚好消失时，塞规头7的位置记为终点位置HZ；S2-2、获取由零位置H0运动到终点位置HZ的过程中，该内孔精密检测装置移动的垂直距离ΔH，ΔH=HZ-H0，则待测孔径的深度测量值为ΔH；本发明中，在初始时，顶杆74上端和传感器测头60之间是留有间隙的，所以测销76向内收缩一定的距离后才会使顶杆74接触传感器测头60，从而使得位移传感器6初次出现信号，所以在零位置H0处时，测销76可能已经进入待测孔一定深度了，但其并不会影响上述方法中对孔深度的测量，具体原理如下。
参照图15，当塞规头7进入待测孔中，测销76受到挤压作用向内收缩并使顶杆74产生向上的位移而与位移传感器6的传感器测头60接触时，位移传感器6产生信号，假设此时测销76最底部进入待测孔100的高度为ha（即测销76最底部与待测孔上端之间的距离），此时为零位置H0；当塞规头7到达待测孔100底部并即将穿过待测孔100时，测销76开设向外伸出，并使顶杆74逐渐与传感器测头60脱离，在刚脱离时，位移传感器6的信号消失，此时测销76最底部伸出待测孔的高度为hb（即测销76最底部与待测孔下端之间的距离），此时为终点位置HZ；此时可默认待测孔100上下孔径基本一致，所以在零位置H0和终点位置HZ处测销76的横向伸出量相同，则此时可认为ha=hb，故在H0到HZ位置的过程中，测销76垂直方向的位移（也即该内孔精密检测装置垂直方向的位移）等于待测孔100的深度。
S2-3、在零位置H0到终点位置HZ之间，以均匀间距取n个位置点，采集每个位置点Hj处位移传感器6获得的位移检测结果，并传输至数据处理模块后转换为孔径测量值Dj，获得一组初始水平角度θ1下的孔径测量数据q1，q1表示为[（H1θ1,D1θ1）、（H2θ1,D2θ1）、...、（Hjθ1,Djθ1）、...、（Hnθ1,Dnθ1）]；其中，Hjθ1表示初始水平角度θ1下的第j个位置点，Djθ1表示初始水平角度θ1下第j个位置点处获得的孔径测量值，j=1,2,...,n；其中，每个位置点实际就是对应孔的不同深度位置，n的值具体根据待测孔的深度以及检测的实际需求进行选择。
S3、孔位置度测量；
S3-1、使该内孔精密检测装置垂直向上移动，并在ΔH/2位置处停止，然后分别读取四根位置度测量杆50的读数垂线51在测量尺233上的刻度值；其中，当待测孔的位置与设计位置重合时，四根位置度测量杆50的读数垂线51均与对应测量尺233上的零刻度对齐，所以在检测开始前，需先检查确保所有读数垂线51均与对应位置上的零刻度对齐；S3-2、以处于对侧的两根位置度测量杆50LX1、LX2的连线为X方向，另外两根位置度测量杆50LY1、LY2的连线为Y方向；S3-3、读取LX1、LX2的读数垂线51的刻度值，分别记为x1、x2，读取LY1、LY2的读数垂线51的刻度值，分别记为y1、y2，计算待测孔的位置偏移坐标（Δx，Δy），其中，Δx=(x1+x2)/2，Δy=(y1+y2)/2；Δx、Δy的正负号代表偏移方向、数值代表偏移量；其中，当x1、x2之间的差值或是y1、y2之间的差值大于允许的误差范围时，则需重新读数或测量；计算待测孔的位置度参数φ，；参照图16，x1、x2通过图中X轴方向的两根位置度测量杆50读取，y1、y2通过图中Y轴方向的两根位置度测量杆50读取，计算得到的位置度参数φ就是点Os与点O之间的直线距离，也就是待测孔的实际轴线相对于设计轴线的距离差。
在本发明中，通过浮动测杆4、浮动机构3以及位置度测量机构5之间的巧妙配合，一方面通过使浮动测杆4具备水平浮动功能，能够在待测孔存在一定位置度偏差时也可实现内孔相关参数的测量，通过使浮动测杆4具备垂直浮动功能，能够减少测量过程中的刚性接触，另一方面，还能够借助结构简单的位置度测量机构5实现待测孔位置度的测量。
其中，原理上而言，在内孔精密检测装置垂直向下移动的过程中，通过使内孔精密检测装置在中间位置停止，也能够按照步骤S3的方法进行位置度测量，但这样会影响步骤S2中对内孔精密检测装置恒定速度垂直向下移动的控制，且会影响步骤S2的效率，所以本发明中，选择在内孔精密检测装置上移复位的过程中进行位置度测量，能够有效提高效率，充分利用内孔精密检测装置的复位行程实现位置度测量，而无需单独为该项测量规划行程。
S4、获取不同位置处的孔径测量数据；使该内孔精密检测装置机械垂直向上移动到测量初始位置，再绕安装套筒1的中心轴线旋转至不同的水平角度，采用步骤S2的方法采集不同水平角度下的孔径测量数据；记水平角度θi下采集得到的孔径测量数据为qi，qi表示为[（H1θi,D1θi）、（H2θi,D2θi）、...、（Hjθi,Djθi）、...、（Hnθi,Dnθi）]；其中，i=1,2,...,m，0°≤θi＜360°，m为采集的不同水平角度下孔径测量数据的数据总数；其中，Hjθi表示水平角度θi下的第j个位置点，Djθi表示水平角度θi下第j个位置点处获得的孔径测量值；θ1表示初始水平角度，且θ1=0°，q1为初始水平角度θ1下的孔径测量数据；在本实施例中，采用每次旋转相同角度的方式进行上述数据采集工作，例如，记初始位置为0°，每次顺时针旋转30°，共旋转10次，则θ1=0°、θ2=30°、θ3=60°、θ4=120°、θ5=150°、θ6=180°、θ7=210°、θ8=240°、θ9=270°、θ10=300°、θ11=330°，共获得11个不同角度下的11组数据。
S5、数据处理模块对获得的m组孔径测量数据q进行分析，并输出待测孔的检测结 果。本实施例中，数据处理模块输出的检测结果中至少包括待测孔的孔径均值、局部轴向跳 动表征参数、局部径向跳动表征参数、孔内壁整体跳动表征参数、待测孔是否合格以及待测 孔的加工质量等级，步骤S5具体包括：S5-1、将所有孔径测量数据中的孔径测量值求平均， 得到孔径均值。
S5-2、对于水平角度θi下采集得到的孔径测量数据qi，以位置点为横坐标、对应的孔径测量值为纵坐标，进行曲线拟合，得到孔径-孔深关系曲线fi；然后获取每组孔径测量数据对应的孔径-孔深关系曲线，并绘制于同一坐标系XOY中。
S5-3、轴向跳动计算；
S5-3-1、在坐标系XOY中绘制待测孔径的设计值Ds与孔深关系曲线fs，fs为与X轴平 行的线段，fs在X轴上投影的起止点分别为H0和HZ，fs与X轴之间的距离为待测孔径的设计值 Ds；S5-3-2、在坐标系XOY中，过X轴上的H0作垂线l0、过X轴上的HZ作垂线lZ，计算l0、fs、lZ、X 轴四条线之间围绕形成的封闭区域的总面积，记为Ss；计算l0、fi、lZ、fs四条曲线之间围绕形 成的封闭区域的面积，记为Si；参照图17，图中填充区域的面积即为Si；S5-3-3、计算每条曲 线fi的局部轴向跳动表征参数；，越小，表示在水平角度θi处的待测 孔的轴向跳动越小；在优选的实施例中，还可对所有曲线fi的局部轴向跳动表征参数Ofi取 平均，得到整体轴向跳动表征参数OZf，OZf越小表示待测孔的整体轴向平均跳动越小；所以 OZf的值对于整体轴向跳动的评价也有一定的意义。
其中，每条曲线fi上的数据就是代表待测孔内壁上沿轴向方向的一条线（也就是待测孔内壁上的一条垂线）上的不同深度位置的孔径值，所以其能够代表轴线方向孔径的变化，而不同的曲线fi就能代表不同位置处的轴线方向孔径的变化情况，通过采集一定数量的数据点后进行曲线拟合获得每条曲线fi，可以从一定程度上预测其他未采样位置的孔径情况，能够通过少量的数据从整体上反映待测孔孔径的轴向跳动情况。
上述曲线围绕的面积Ss能够代表设计参数，面积Si则能够从整体上反映待测孔轴 向各位置孔径相对于设计孔径的波动情况，所以局部轴向跳动表征参数可以很好的应 用于待测孔孔径轴向跳动整体情况的评价。
S5-4、径向跳动计算；
S5-4-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作k条相互间隔的与X轴均垂直 的径向数据直线，记为l1、l2、...、lr、...、lk；参照图18；S5-4-2、对应任意一条径向数据直 线lr，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为p1、p2、...、pi、...pm，获取每个交点的纵坐标 值，记交点pi的纵坐标值为Dri；S5-4-3、计算径向数据直线lr处的局部径向跳动表征参数；，越小，表示在孔深位置lr处的径向跳动越小；在优选的实 施例中，还可对所有径向数据直线处的局部径向跳动表征参数取平均，得到整体径向跳动 表征参数OZl，OZl越小，表示待测孔的整体径向平均跳动越小。
其中，每一条径向数据直线上的数据即可代表一个深度位置处，待测孔在不同圆周方向上的孔径值。本实施例中，通过作一定数量的径向数据直线，取其与每条曲线fi的交点，对于某一条径向数据直线而言，其所得到的这些交点就是该径向数据直线所处的深度位置处，待测孔在不同圆周方向上的孔径值，这样的一组数据就能够较为客观的反映该深度位置处孔径值在径向的波动情况；然后通过获得各个深度位置处的此类数据，就能够从整体上反映孔径值的径向跳动情况。
S5-5、整体跳动计算；
S5-5-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作w条相互不重合的与X轴不垂 直且与所有曲线fi均相交的斜向数据直线，记为g1、g2、...、gv、...、gw；参照图19；S5-5-2、对 应任意一条斜向数据直线gv，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为q1、q2、...、qi、...qm，获 取每个交点的纵坐标值，记交点qi的纵坐标值为Dvi；S5-5-3、计算斜向数据直线gv处的局部 斜向跳动表征参数；，越小，表示在斜向数据直线gv处的 斜向跳动越小；对所有斜向数据直线处的局部斜向跳动表征参数取平均，所得平均值OZg为 孔内壁整体跳动表征参数，OZg越小，表示待测孔内壁的整体跳动越小；其中，对于某一条斜 向数据直线，其与所有fi的交点就是在可代表待测孔内壁上沿该斜向数据直线方向上的不 同孔深位置处的孔径情况，获取所有斜向数据直线上的此类交点，即可很好的代表待测孔 内壁各个方向位置上整体的孔径跳动情况。
S5-6、当不满足以下条件A时，判断待测孔不合格；当只满足以下条件A时判断待测孔合格，且加工质量等级为二等；当同时满足以下条件A和B时，判断待测孔合格，且加工质量等级为一等。
A、，φ＜εφ，；其中，表示孔深度误差阈值，εφ表示孔 位置度误差阈值，表示孔径误差阈值；满足条件A，即代表孔径均值、孔深、孔位置度符合 要求，可认为合格；B、所有局部轴向跳动表征参数均不大于轴向跳动参数阈值εO1，所有 局部径向跳动表征参数均不大于径向跳动参数阈值εO2，孔内壁整体跳动表征参数OZg不 大于整体跳动阈值εO3。满足条件B，代表孔径的在轴向、径向及整个内壁上的均匀性均能够 满足对应要求，说明内孔的加工质量较高。
其中，各项阈值均可根据待测孔的孔径、孔深等参数以及实际加工要求进行选择，本发明中不具体限制。
其中，数据处理模块可采用具备上述图形处理功能和数据处理功能的常规计算机获取其他类似产品即可，本发明中不具体限制。
相较于传统检测方案中通常只对孔径均值、方差等情况进行评价的方法而言，本发明中，采用上述数据处理方法，能够在采集的数据上进一步丰富出更多的可以客观反映内孔参数情况的数据，并分析得到能够对内孔加工情况进行更全面且科学评价的相关表征参数，这些表征参数的数据计算量较小，但具有较好的代表性，且能够从多个维度对孔径情况进行表征，使得其检测结果对于内孔的评价与加工具有更好的参考价值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种内孔精密检测装置，其特征在于，包括：
安装套筒；
下安装座，其连接在所述安装套筒下端；
浮动机构，其设置在所述下安装座内；
浮动测杆，其通过所述浮动机构设置在所述下安装座内且下端伸出所述下安装座；
位置度测量机构，其包括连接在所述浮动测杆上且外端从侧向伸出所述下安装座的四根位置度测量杆，四根位置度测量杆处于相同的水平位置且呈十字型布置，通过四根位置度测量杆伸出所述下安装座部分的长度判断所述浮动测杆的水平位置偏移方向和偏移量，从而获得待测孔的位置度测量结果；
位移传感器，其设置在所述浮动测杆内部开设的传感器空腔内；
塞规头，其连接在所述浮动测杆的下端；
上安装座，其连接在所述安装套筒上端；
对接头，其连接在所述上安装座上，用于与实施内孔测量的机器人的机械手连接，以通过机器人进行检测；
数据传输模块，其设置在所述上安装座内并与所述位移传感器连接；
以及数据处理模块，其与所述数据传输模块连接；
所述塞规头检测待测孔孔径的机械变化量并传递给所述位移传感器，所述位移传感器通过该机械变化量获得待测孔的孔径变化量，并通过所述数据传输模块传输至数据处理模块，再通过所述数据处理模块处理得到测量结果；
所述下安装座的内部具有呈圆柱形的下安装腔，所述下安装座的底面开设有与所述下安装腔连通的浮动孔；
所述浮动测杆包括中空杆体、形成于所述中空杆体上部外周的第一圆柱凸台以及形成于所述中空杆体上部且连接在所述第一圆柱凸台下端的第二圆柱凸台，所述第二圆柱凸台的直径大于所述第一圆柱凸台，位于所述第一圆柱凸台上方的中空杆体部分向上伸入上方的安装套筒内，位于所述第二圆柱凸台下方的中空杆体部分向下伸出所述下安装座；
所述第一圆柱凸台上由其上端面向下开设有至少一个限位凹槽；所述安装套筒的底部设置有至少一个用于配合插入所述限位凹槽内的限位挡块，且所述限位凹槽和限位挡块之间在水平面内始终保持有间隙，以使得所述限位挡块不会限制所述浮动测杆的平面浮动；
所述浮动机构包括设置在所述下安装腔内且由下至上依次套设在所述浮动测杆上的第一平面轴承、第二平面轴承、下垫片、浮动弹簧、上垫片以及第三平面轴承；
所述上垫片和下垫片均呈环形状，且内侧向上凸起形成垫片台阶面，所述上垫片和下垫片上下对称布置，所述浮动弹簧的上下端分别与所述上垫片和下垫片的垫片台阶面顶压接触；
所述第一平面轴承与所述下安装腔的底面接触，所述第二圆柱凸台处于所述第一平面轴承、第二平面轴承之间；
在所述浮动弹簧的作用下，所述第二平面轴承被顶压在所述下垫片和第二圆柱凸台之间，所述第三平面轴承被顶压在所述上垫片和安装套筒的下端面之间；
所述第二圆柱凸台的外径小于所述下安装腔的内径，使得所述浮动测杆能够在所述下安装腔内进行平面浮动；
所述安装套筒的内部具有套筒滑孔，所述套筒滑孔内可滑动设置有内滑套，所述内滑套的上端设置有套筒弹簧，所述套筒滑孔内设置有用于顶压所述套筒弹簧上端的滑孔台阶面，所述套筒弹簧的下端顶压所述内滑套的上端；
所述位移传感器的上端穿过所述内滑套、套筒滑孔后连接到所述数据传输模块上；
所述浮动测杆的上端伸入所述套筒滑孔中并与所述内滑套的下端接触，所述内滑套的下端内周向上凹陷形成上锥形面，所述浮动测杆的上端具有与所述上锥形面配合接触的下锥形面；
所述内滑套的侧壁上沿垂直方向开设有限位腰孔，所述安装套筒的侧壁上设置有配合插入所述限位腰孔内的用于限制所述内滑套转动的限位销，所述限位销和限位腰孔在上下方向上具有间隙；
所述下安装座上配合开设有4个供所述位置度测量杆伸出的测杆孔，处于所述测杆孔处的下安装座上设置有透明的尺罩，所述尺罩内形成供所述位置度测量杆外端伸入的尺腔，所述尺罩的上横板和/或下横板的侧面设置有与所述位置度测量杆平行的测量尺，所述测量尺上设置有刻度，所述位置度测量杆的外端侧面设置有读数垂线，通过读取读数垂线在所述测量尺上的刻度获得所述位置度测量杆的水平位置偏移方向和偏移量；
所述尺腔和测杆孔连通，两者形成供所述位置度测量杆进行水平位置移动的测杆腔，在空间位置内，所述位置度测量杆和测杆腔之间留有间隙，从而能够允许所述位置度测量杆相对测杆腔进行水平面内的浮动以及垂直方向的移动。
2.根据权利要求1所述的内孔精密检测装置，其特征在于，所述塞规头包括导向套、连接在所述导向套上端的对接套、固定连接在所述导向套内的弹性套、开设在所述弹性套内的滑孔、可滑动插设在所述滑孔内的顶杆、开设在所述导向套底端两侧的安装孔以及可滑动插设在所述安装孔内的测销；
所述顶杆的底端为锥形体，所述顶杆的顶端穿过所述导向套后向上伸出所述对接套，位于所述导向套上部的顶杆上设置有限位凸起，所述限位凸起架在所述滑孔外侧的导向套的端面上，所述限位凸起被限制在所述对接套内，所述限位凸起上部的顶杆上套设有塞规复位弹簧，所述塞规复位弹簧被限制在所述对接套内；
所述弹性套的底部对应于测销的两侧间隔设置有两片簧，所述顶杆的锥形体位于两片簧之间且与片簧的内端接触，所述测销的内端抵在对应的片簧侧部，所述测销的外端具有球形测头；
所述对接套与所述浮动测杆的底端连接后，所述顶杆的上端伸入所述塞规腔内且与所述位移传感器底部的传感器测头之间留有间隙，当所述顶杆向上移动与所述位移传感器底部的传感器测接触时，所述位移传感器会产生信号。
3.一种如权利要求1或2所述的内孔精密检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照预先根据待测孔的设计位置而规划的路径，通过机器人的机械手使该内孔精密检测装置进行移动，使所述塞规头到达待测孔上方的测量初始位置，此时塞规头的中轴线与待测孔的设计中轴线重合；
S2、孔深与孔径参数测量：
S2-1、控制该内孔精密检测装置垂直向下移动，使所述塞规头以恒定速度插入并穿过待测孔，在该测量过程中，将位移传感器初次出现信号时，塞规头的位置记为零位置H0，将位移传感器的信号刚好消失时，塞规头的位置记为终点位置HZ；
S2-2、获取由零位置H0运动到终点位置HZ的过程中，该内孔精密检测装置移动的垂直距离ΔH，ΔH=HZ-H0，则待测孔径的深度测量值为ΔH；
S2-3、在零位置H0到终点位置HZ之间，以均匀间距取n个位置点，采集每个位置点Hj处所述位移传感器获得的位移检测结果，并传输至所述数据处理模块后转换为孔径测量值Dj，获得一组初始水平角度θ1下的孔径测量数据q1，q1表示为[（H1θ1,D1θ1）、（H2θ1,D2θ1）、...、（Hjθ1,Djθ1）、...、（Hnθ1,Dnθ1）]；
其中，Hjθ1表示初始水平角度θ1下的第j个位置点，Djθ1表示初始水平角度θ1下第j个位置点处获得的孔径测量值，j=1,2,...,n；
S3、孔位置度测量：
S3-1、使该内孔精密检测装置垂直向上移动，并在ΔH/2位置处停止，然后分别读取四根位置度测量杆的读数垂线在测量尺上的刻度值；其中，当待测孔的位置与设计位置重合时，四根位置度测量杆的读数垂线均与对应测量尺上的零刻度对齐；
S3-2、以处于对侧的两根位置度测量杆LX1、LX2的连线为X方向，另外两根位置度测量杆LY1、LY2的连线为Y方向；
S3-3、读取LX1、LX2的读数垂线的刻度值，分别记为x1、x2，读取LY1、LY2的读数垂线的刻度值，分别记为y1、y2，计算待测孔的位置偏移坐标（Δx，Δy），其中，Δx=(x1+x2)/2，Δy=(y1+y2)/2；Δx、Δy的正负号代表偏移方向、数值代表偏移量；
计算待测孔的位置度参数φ，；
S4、获取不同位置处的孔径测量数据：
使该内孔精密检测装置机械垂直向上移动到测量初始位置，再绕安装套筒的中心轴线旋转至不同的水平角度，采用步骤S2中的方法采集不同水平角度下的孔径测量数据；
记水平角度θi下采集得到的孔径测量数据为qi，qi表示为[（H1θi,D1θi）、（H2θi,D2θi）、...、（Hjθi,Djθi）、...、（Hnθi,Dnθi）]；
其中，i=1,2,...,m，0°≤θi＜360°，m为采集的不同水平角度下孔径测量数据的数据总数；
其中，Hjθi表示水平角度θi下的第j个位置点，Djθi表示水平角度θi下第j个位置点处获得的孔径测量值；
其中，θ1表示初始水平角度，且θ1=0°，q1为初始水平角度θ1下的孔径测量数据；
S5、所述数据处理模块对获得的m组孔径测量数据进行分析，并输出待测孔的检测结果。
4.根据权利要求3所述的内孔精密检测装置的检测方法，其特征在于，所述数据处理模块输出的检测结果中至少包括待测孔的孔径均值、局部轴向跳动表征参数、局部径向跳动表征参数、孔内壁整体跳动表征参数、待测孔是否合格以及待测孔的加工质量等级。
5.根据权利要求4所述的内孔精密检测装置的检测方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
S5-1、将所有孔径测量数据中的孔径测量值求平均，得到孔径均值；
S5-2、对于水平角度θi下采集得到的孔径测量数据qi，以位置点为横坐标、对应的孔径测量值为纵坐标，进行曲线拟合，得到孔径-孔深关系曲线fi；然后获取每组孔径测量数据对应的孔径-孔深关系曲线，并绘制于同一坐标系XOY中；
S5-3、轴向跳动计算：
S5-3-1、在坐标系XOY中绘制待测孔径的设计值Ds与孔深关系曲线fs，fs为与X轴平行的线段，fs在X轴上投影的起止点分别为H0和HZ，fs与X轴之间的距离为待测孔径的设计值Ds；
S5-3-2、在坐标系XOY中，过X轴上的H0作垂线l0、过X轴上的HZ作垂线lZ，计算l0、fs、lZ、X轴四条线之间围绕形成的封闭区域的面积，记为Ss；计算l0、fi、lZ、fs四条曲线之间围绕形成的封闭区域的总面积，记为Si；
S5-3-3、计算每条曲线fi的局部轴向跳动表征参数：
，/>越小，表示在水平角度θi处的待测孔的轴向跳动越小；
S5-4、径向跳动计算：
S5-4-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作k条相互间隔的与X轴均垂直的径向数据直线，记为l1、l2、...、lr、...、lk；
S5-4-2、对应任意一条径向数据直线lr，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为p1、p2、...、pi、...pm，获取每个交点的纵坐标值，记交点pi的纵坐标值为Dri；
S5-4-3、计算径向数据直线lr处的局部径向跳动表征参数：
，/>越小，表示在孔深位置lr处的径向跳动越小；
S5-5、整体跳动计算：
S5-5-1、在坐标系XOY中，在X轴上H0至HZ的范围内，作w条相互不重合的与X轴不垂直且与所有曲线fi均相交的斜向数据直线，记为g1、g2、...、gv、...、gw；
S5-5-2、对应任意一条斜向数据直线gv，获取其与每条曲线fi的交点，依次记为u1、u2、...、ui、...um，获取每个交点的纵坐标值，记交点ui的纵坐标值为Dvi；
S5-5-3、计算斜向数据直线gv处的局部斜向跳动表征参数：
，/>越小，表示在斜向数据直线gv处的斜向跳动越小；
对所有斜向数据直线处的局部斜向跳动表征参数取平均，所得平均值OZg为孔内壁整体跳动表征参数，OZg越小，表示待测孔内壁的整体跳动越小；
S5-6、当不满足以下条件A时，判断待测孔不合格；当只满足以下条件A时判断待测孔合格，且加工质量等级为二等；当同时满足以下条件A和B时，判断待测孔合格，且加工质量等级为一等：
A、，φ＜εφ，/>；
其中，表示孔深度误差阈值，εφ表示孔位置度误差阈值，/>表示孔径误差阈值；
B、所有局部轴向跳动表征参数均不大于轴向跳动参数阈值εO1，所有局部径向跳动表征参数/>均不大于径向跳动参数阈值εO2，孔内壁整体跳动表征参数OZg不大于整体跳动阈值εO3。
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