使用三坐标机在固定方向上测量光圈的方法

专利名称: 使用三坐标机在固定方向上测量光圈的方法

技术领域:

本发明涉及一种用于测量产品的孔径的方法.

背景技术:

根据现有三坐标测量机原始程序设置的孔径测量原理，孔径测量方法是在同一圆形截面上取几个点（可以根据实际需要设置），拟合成最小值对于正方形圆（如图1所示，直径为φ），CMM处理程序将使用最小正方形圆的直径作为被测孔的直径. 通过该方法获得的孔的直径实际上是该部分中孔的平均直径三坐标测量仪工作原理，与在指定方向上的孔的实际直径不同. 这种偏差有时会导致在实际应用中不可忽略. 测量误差. 如图1所示，对于相同的圆，CMM的原始程序所检测到的直径值为φ（即最小平方圆直径），而实际要检测的直径位于φ'的位置（或φ''），直径值应为φ'（或φ''），两者会产生误差φ-φ'（或φ-φ''），该误差值可以达到被测孔的圆度误差，例如圆孔当圆度误差为8μm时，测量直径的最大误差可高达8μm. 被测孔的圆度误差越大，这种测量方法产生的误差越大.

随着科学技术的飞速发展，代表着先进技术领域的汽车发动机制造业的制造水平正在不断提高. 同时，出现了许多高精度和复杂的测试设备. 在这些测试设备的严格控制下，发动机的质量不断提高. 从长远来看，高精度的测试设备不仅可以提高测试的准确性，而且可以大大提高工作效率并降低发动机的制造成本. 同时，它也代表了发动机制造商的水平.

高精度测试设备已越来越多地用于各种发动机制造厂的生产线中，例如由国际著名测试设备制造商MARPOSS（Marposs）生产的汽缸体和气缸盖的检查，意大利仪器，德国HOMMELWERKE（Homel）公司生产的汽缸盖检测器等.

随着高精度测试设备在生产中的广泛应用，如何确定测试设备本身的精度是否满足工艺要求，给计量部门带来了新的课题. 因为这些设备是，所以结构和检测原理也很特殊，精度很高. 传统的价值转移方式有一定的局限性.

以意大利MPOS型M125电感测试机为例. 该试验机精度高，仪器的不确定度小于或等于4μm. 它是一种全自动的测试设备. 测量原理如图2所示. 在圆柱形探头直径的两端布置了两对传感器. 执行测量时，圆柱形探头进入孔中三坐标测量仪工作原理，传感器接触内孔，并被1号和2号传感器检测到. 检测上圆形横截面的直径. 传感器3和4检测中间圆形横截面的直径. 传感器5和6检测下部圆形横截面的直径.

为确认检测精度是否符合要求，仅使用常用的测量仪器值传输方法-比较方法，即在工件的帮助下，由电感检测器和测量标准仪器测量的值用于测量相同的工件比较获得的值以及差异是否在误差范围内. 由于电感检测器的不确定度小于或等于4μm，根据值传递的原理，用于比较值的测量标准仪器的不确定度应小于1.3μm. 尽管通用工具显微镜，长度测量仪，长度测量机和孔径测量仪等精密测量仪器可以满足要求，但由于测量范围的限制，它们无法测量工件. 虽然测量型坐标测量机的测量范围是可以满足的，但是由于测量原理的不同，会出现无法忽略的方法误差（如前所述），无法满足测量设备值的要求转移.

发明内容

发明内容本发明的目的是提出一种通过坐标测量机测量固定方向的孔径的方法，以提高测量精度并适应上述高精度测试设备的要求. 现有技术中提到的缺点.

此方法是使用坐标测量机在指定方向上测量被测孔的两端直径，然后连接两端之间的距离以获得指定方向上的孔直径（零件（需要三坐标测量机的探头补偿），即点对点测量. 该方法的关键是建立一个合理的坐标系. 在三坐标测量机上测量内孔的最小平方圆的直径时，对建立坐标系没有特殊要求. 但是，如果在测量三个坐标的固定方向孔径时未正确建立坐标系，则该测量值可能不是孔的直径，而可能是圆的弦长或直径的直径或弦长. 椭圆.

此测量方法的步骤如下: 1.首先，在要建立的侧孔中建立空间坐标系（1）在被测元素的轴上建立被测空间坐标系空间坐标Z轴（即测得的孔）; 2）在要测量的圆心上建立坐标的原点. 可以通过将孔的轴线与圆柱孔的端面相交来获得待测圆的中心. （3）让X轴穿过待测圆的中心； （4）根据建立的Z轴，X轴和坐标原点自动生成Y轴，形成固定的空间坐标系； 2.通过三坐标机的程序设置，使三坐标探针沿X轴方向移动，并分别检测两个孔. 端点A1和B1通过A连接到A1和B1之间的距离. 三坐标数据处理程序，它是X方向上孔的直径.

根据空间坐标的原理，任何空间点都可以由坐标系统中的空间坐标（x，y，z）表示. 当坐标系改变时，其坐标值x，y，z也将改变. 在我们的测量过程中，首先要考虑已建立坐标系的Z轴坐标. 一旦确定了Z轴，由于三坐标探针沿坐标轴和坐标轴移动，因此将自动生成CMM程序中垂直于Z轴的XY平面. 因此，如果Z轴偏离到Z'，如图3A和3B所示，它将导致XY平面倾斜，并且测量结果将不是圆形横截面，而是椭圆形横截面，因此的直径不是圆的直径，而是轴线椭圆，即在建立Z轴时，为避免垂直度误差，在此三坐标测量固定方向孔径方法中，解决方案是测量空间坐标空间坐标Z轴建立在被测元素上，可以有效避免垂直度误差；考虑再次建立X轴，如图4所示，建立的X轴无法平移. 沿X轴测量的指针不是圆的直径，而是弦长. 在三轴坐标测量方法中，解决方案是让X轴穿过要测量的圆心. 在圆心处，坐标测量机将基于已建立的Z轴，X轴和坐标原点自动生成Y轴，以形成固定的坐标系.

可以看出，在三坐标测量机上检测到光圈时，测量结果是孔的平均直径，有时与实际需求状态有很大差异；并采用这种三坐标测量固定方向孔径方法，在合理建立坐标系之后，可以根据实际需要准确地检测出任意方向的孔直径.

此方法使用高精度测试设备传输工作值，使用坐标测量机和高精度测试设备检测同一工件，通过比较测试结果，可以准确计算出高检查设备的不确定性，以确定设备是否满足过程要求. 定向孔径法的三维测量有效地消除了上述幅度传递中的方法误差.

申请人对该方法可靠性的评估表明，同一环规和相同位置的直径是由不确定度小于1.2μm的三坐标测量机和不确定度小于1.2μm的精密孔径仪器测量的大于0.5微米两次测量结果之差在允许误差范围内.

图1是通过三坐标机测量的最小二乘圆形孔径和固定方向孔径原理的比较. 图2是意大利MARPOSS公司的M125型电感检测机的检测原理. 参照图3A和图3B. 图3B是测量误差分析. 图4是测量过程的.

这里以检测三缸发动机气缸孔直径的三缸测量机为例，说明固定方向光圈法三坐标测量的具体过程.

＜p＞如图4所示，在测量第一气缸孔的X方向的直径时，首先测量气缸（气缸孔1），以气缸孔1的轴线为坐标Z轴. 在气缸孔1内测量一个圆，将其投影在XY平面上，然后以相同的方式在气缸孔2（或气缸孔3）中测量一个圆，将O1和O2（或O3）连接到与X轴建立坐标原点O在圆柱孔1的轴上，仪器将自动生成一个坐标系统以检测圆柱孔1的孔直径. 通过程序设置，使三坐标探针沿X轴移动分别检测点A1和B1的方向. 通过三坐标数据处理程序，连接A1和B1的距离就是气缸孔1在X方向上的直径.

如果需要在任何其他方向上测量直径，则只要围绕Z轴旋转所需角度​​的坐标系，就可以使用上述方法在新坐标系中进行测量.

索赔

1. 使用三坐标测量机在特定方向上测量孔的方法，测量步骤如下: （1）首先，在要建造的侧孔中建立空间坐标系，并建立测量的空间坐标系在要测量的孔的轴上的空间坐标Z轴设置要测量的圆心的坐标原点. 待测圆的中心是通过被测孔的轴线与孔的端面的交点获得的. 让X轴穿过要测量的圆心；轴和坐标原点自动生成Y轴，该Y轴构成一个固定的空间坐标系； （2）通过三坐标机的程序设置，使三坐标探针沿X轴方向移动，分别检测光圈的两个端点A1和A在点B1处，计算连接A1和B1的距离，即X方向上孔的直径.

全文摘要

本发明公开了一种使用三坐标测量机测量固定方向孔径的方法. 测量步骤如下: （1）首先在要建立的侧孔中建立空间坐标系；在被测孔的轴上建立被测空间坐标系的空间坐标Z轴；坐标原点建立在被测圆的中心. 被测圆的中心是通过被测孔的轴线与孔的端面相交而获得的；让X轴穿过被测圆的中心；根据建立的Z轴，X轴和坐标原点自动生成Y轴，构成固定的空间坐标系； （2）通过三坐标机的程序设置，使三坐标探针沿X轴方向移动，并检测孔径A的两个端点.

文档编号G01B21 / 02GK1737495SQ20051005716

出版日期2006年2月22日申请日期2005年7月12日优先权日期2005年7月12日

发明家曾祥利和吴永华

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