專利名稱：工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密測(cè)量工件幾何尺寸裝置的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，具體是一種精密測(cè)量回轉(zhuǎn)體壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。用于控制回轉(zhuǎn)體測(cè)量裝置測(cè)量工件的壁厚、壁厚差及其尺寸、形位誤差等數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
目前，回轉(zhuǎn)體測(cè)量技術(shù)中，壁厚和壁厚差的測(cè)量是核心。傳統(tǒng)的方法中，坐標(biāo)法是從各個(gè)方位分別測(cè)量工件的內(nèi)外輪廓，然后通過計(jì)算求得工件的壁厚、壁厚差、直徑、止靠厚度、母線直線度等。這種方法效率非常低，遠(yuǎn)不能滿足本項(xiàng)目3～5分種/件的要求，而且可靠性差，精度上也難以滿足要求?？煽啃圆钍且?yàn)楣ぜ晦D(zhuǎn)、用單測(cè)頭從各個(gè)方位用坐標(biāo)法測(cè)量時(shí)，測(cè)頭需要跨越工件、做大幅度的運(yùn)動(dòng)，容易發(fā)生碰撞。還有一個(gè)可及性的問題，由于測(cè)頭回轉(zhuǎn)體繞水平軸的轉(zhuǎn)角是-15°～90°，用坐標(biāo)法測(cè)量時(shí)有可能某些點(diǎn)探測(cè)不到。精度差是因?yàn)闇y(cè)頭在測(cè)量?jī)?nèi)外輪廓時(shí)，內(nèi)外測(cè)量時(shí)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)誤差不盡相同，其差異直接影響壁厚和壁厚差測(cè)量精度。另一不足是，采用獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模擬式測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量，在兩個(gè)測(cè)頭沿不同導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)誤差的差異會(huì)影響測(cè)量精度的問題。
對(duì)母線直線度誤差的測(cè)量中，傳統(tǒng)的方法是采用與X向?qū)к壌怪钡腪向?qū)к?，這樣測(cè)量母線直線度時(shí)需要X向與Z向的聯(lián)動(dòng)，不僅運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、效率低，加大了發(fā)生碰撞的可能性，也降低了測(cè)量精度。因?yàn)椴粌HX向與Z向?qū)к壍闹本€度誤差都會(huì)引起測(cè)量誤差，X向與Z向運(yùn)動(dòng)的不同步，也會(huì)引起測(cè)量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種精度較高的回轉(zhuǎn)體測(cè)量裝置的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量工件的壁厚和壁厚差、母線的直線度、外表面相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)等數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)及其電控系統(tǒng)。所述的電控系統(tǒng)的包括工控微機(jī)，工控微機(jī)通過控制卡與連接有接口主板，接口主板連接有測(cè)頭、退讓機(jī)構(gòu)、溫度傳感器、操縱盒、限位開關(guān)和多個(gè)控制與驅(qū)動(dòng)電路；所述的控制驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)器、伺服馬達(dá)構(gòu)成；所述的測(cè)量機(jī)包括基座、測(cè)量架、固定被測(cè)工件的工件安裝部件和測(cè)頭，工件安裝部件由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和滾動(dòng)輪組成，測(cè)量機(jī)上設(shè)置有測(cè)量指示裝置。
所述的測(cè)量指示裝置是第一光柵尺、第二光柵尺、第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭；所述的測(cè)量機(jī)基座通過其上的導(dǎo)軌連接有第一測(cè)量架，第一測(cè)量架可在其導(dǎo)軌上沿X2方向運(yùn)動(dòng)，第一光柵尺設(shè)置在基座上，用于測(cè)量第一測(cè)量架的位移，第一讀數(shù)頭設(shè)置在第一測(cè)量架上，用于讀取第一測(cè)量架的位移數(shù)據(jù)； 第一測(cè)量架上設(shè)置有根據(jù)測(cè)量需要能旋轉(zhuǎn)到所需角度的轉(zhuǎn)架，轉(zhuǎn)架上設(shè)置有指示轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)角度的角度編碼器；轉(zhuǎn)架上設(shè)置有Z向?qū)к?，Z向?qū)к壣显O(shè)置有滑架，滑架可在其Z向?qū)к壣涎豘2方向運(yùn)動(dòng)，第二光柵尺設(shè)置在Z向?qū)к壣显O(shè)置上，用于測(cè)量滑架的位移，第二讀數(shù)頭設(shè)置在滑架上，用于讀取滑架的位移數(shù)據(jù)；所述滑架設(shè)置有測(cè)座和第二測(cè)頭，測(cè)座設(shè)置長臂，長臂設(shè)置有第一測(cè)頭；所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)置有第三測(cè)頭。
所述的測(cè)量指示裝置是第三光柵尺、第四光柵尺、第三讀數(shù)頭和第四讀數(shù)頭；所述的測(cè)量機(jī)基座通過其上的導(dǎo)軌連接有第二測(cè)量架；第二測(cè)量架可在其導(dǎo)軌上沿X1方向運(yùn)動(dòng)，第三光柵尺設(shè)置在基座上，用于測(cè)量第二測(cè)量架的位移，第三讀數(shù)頭設(shè)置在第二測(cè)量架上，用于讀取第二測(cè)量架的位移數(shù)據(jù)；第二測(cè)量架設(shè)置有主軸，主軸可在第三導(dǎo)軌上沿Z1方向運(yùn)動(dòng)，第四光柵尺設(shè)置大主軸上，用于測(cè)量主軸的位移，第四讀數(shù)頭設(shè)置在第二測(cè)量架上，用于讀取主軸的位移數(shù)據(jù)。
所述的第四測(cè)頭是帶星形測(cè)端的三維模擬測(cè)頭。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能適用于相似形狀工件的壁厚、壁厚差與形位誤差、直徑等的測(cè)量；(2)安裝被測(cè)工件后，測(cè)量機(jī)即能在工控微機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)測(cè)量，由于路徑簡(jiǎn)單、效率高，能夠通過軟件控制，實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量；(3)采用兩個(gè)同時(shí)運(yùn)動(dòng)的模擬式測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量，可以使測(cè)頭和工件的運(yùn)動(dòng)誤差基本上不影響測(cè)量精度，因?yàn)樗鼈儗?duì)兩個(gè)測(cè)頭帶來的影響基本相同，內(nèi)外測(cè)頭同時(shí)測(cè)量還可減小了測(cè)量力引起的薄壁件變形；(4)在母線直線度誤差的測(cè)量中，本發(fā)明的測(cè)量方向始終在內(nèi)外壁的法線方向，這樣壁厚、壁厚差、圓跳動(dòng)都直接在法線方向測(cè)量，而不是通過換算獲取，避免了一些因素的影響，有利于提高測(cè)量精度；(5)被測(cè)工件的軸線在豎直方向，而不是水平方向的安裝，采用豎直方向可以保證被測(cè)工件的軸線方向準(zhǔn)確，不會(huì)因自重使軸線方向產(chǎn)生偏差。


圖1是本發(fā)明的電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是被測(cè)工件的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明的測(cè)量機(jī)的示意圖；圖4是本發(fā)明的準(zhǔn)備程序的流程圖；圖5是本發(fā)明的一般測(cè)量程序的流程圖；圖6是本發(fā)明的圓截面測(cè)量程序的流程圖；圖7是本發(fā)明的直線度測(cè)量程序的流程圖；圖8是本發(fā)明的圓截面測(cè)量子程序的流程圖；圖9是本發(fā)明的后續(xù)處理程序的流程圖；圖10是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理子程序的流程圖附圖標(biāo)記1基座 2第二測(cè)量架 3回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 4被測(cè)工件 5第四測(cè)頭
6滾動(dòng)輪 7主軸 8第一測(cè)頭 9第二測(cè)頭 10測(cè)座11滑架12 Z向?qū)к? 13轉(zhuǎn)架 14第一測(cè)量架 15第三測(cè)頭具體實(shí)施方式
為了清楚簡(jiǎn)明地描述本發(fā)明，下面對(duì)本發(fā)明專利文件中的以下述語進(jìn)行定義X1方向是指在基座平面中，第二測(cè)量架2的中心與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)圓心連線所在直線方向。
X2方向是指在基座平面中，第一測(cè)量架14的中心與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)圓心連線所在直線方向。
Z1方向是指主軸7的軸向。
Z2方向是指Z向?qū)к?2軌面所在直線方向。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
圖2是被測(cè)工件的剖面示意圖，所示的被測(cè)工件是一種薄壁回轉(zhuǎn)體工件，回轉(zhuǎn)體的母線為直線段或圓弧。工件的外表面由圓柱面A1、圓錐面B1、圓環(huán)面C1、圓錐面D1、圓柱面E、圓柱面F、底面H1七部分組成；內(nèi)表面由圓柱面A2、圓錐面B2、圓環(huán)面C2、圓錐面D2、底面H2五部分組成；圓柱F還有上下兩的端面(平面)G2、G1需要測(cè)量。各個(gè)圓柱面、圓錐面的母線是直線，各個(gè)圓環(huán)面的母線是圓弧。
如圖1和3所示，本發(fā)明的工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)及其電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)的包括工控微機(jī)，工控微機(jī)通過控制卡與連接有接口主板，接口主板連接有測(cè)頭、退讓機(jī)構(gòu)、溫度傳感器、操縱盒、限位開關(guān)和多個(gè)控制與驅(qū)動(dòng)電路。控制驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)器、伺服馬達(dá)構(gòu)成。測(cè)量機(jī)包括基座、測(cè)量架、固定被測(cè)工件的工件安裝部件和測(cè)頭，工件安裝部件由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和滾動(dòng)輪組成，測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)裝置上設(shè)置有用于測(cè)量和指示所述測(cè)量部件運(yùn)動(dòng)裝置位移的測(cè)量指示裝置。以下分電控系統(tǒng)和測(cè)量機(jī)兩部分說明。
一、電控系統(tǒng)部分本發(fā)明的電控系統(tǒng)對(duì)保證測(cè)量機(jī)正常工作起著關(guān)鍵作用，測(cè)量機(jī)有6根軸需要控制，它們是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的轉(zhuǎn)動(dòng)、第四測(cè)頭5在X1、Z1方向的運(yùn)動(dòng)和第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9在X2、Z2方向的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)架13的轉(zhuǎn)動(dòng)。其中前三根軸主要是獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，后三個(gè)運(yùn)動(dòng)需要能夠進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行控制，必須適時(shí)地采集反饋信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制。4根直線運(yùn)動(dòng)軸都裝有貼附式帶狀光柵尺，光柵系統(tǒng)的分辨力為1μm，并具有絕對(duì)零位。2根轉(zhuǎn)動(dòng)軸都裝有角度編碼器，測(cè)角系統(tǒng)的分辨力優(yōu)于0.01°，并具有絕對(duì)零位。工控微機(jī)還有控制第二測(cè)頭9的退讓機(jī)構(gòu)。
輸入到接口主板的信號(hào)除了第一、二、三和四測(cè)頭4個(gè)測(cè)頭、2個(gè)編碼器、4個(gè)光柵系統(tǒng)的信號(hào)外，還有測(cè)量溫度和測(cè)量變形等誤差補(bǔ)償傳感器、操縱盒和限位開關(guān)等輸出的信號(hào)。通過實(shí)驗(yàn)，在確信設(shè)計(jì)方案、工藝水平、環(huán)境條件能保證所需測(cè)量精度時(shí)，某些誤差補(bǔ)償傳感器可以省略。操縱盒除可用于手動(dòng)操作外，還可以在有異常情況下進(jìn)行緊急剎車。限位開關(guān)則限制運(yùn)動(dòng)部件的允許行程。
測(cè)量軟件是測(cè)量機(jī)的又一關(guān)鍵組成部分，它對(duì)測(cè)量的正常運(yùn)行至關(guān)重要。對(duì)測(cè)量軟件的主要要求是保證整個(gè)測(cè)量流程正確進(jìn)行、各種因素考慮周全、運(yùn)行速度快、界面友好、符合用戶使用要求、操作方便、保存信息完整、功能強(qiáng)大、精度高等。
在軟件編寫中采用VC、OpenGL等先進(jìn)平臺(tái)，盡可能采用點(diǎn)擊采單等操作方式，在操作中有必要提示，為簡(jiǎn)化輸入在可能情況下采用自動(dòng)輸入(如測(cè)量時(shí)間、溫度)和默認(rèn)輸入。例如工件類型，只要空擊或按回車而無輸入時(shí)，即默認(rèn)為與上一個(gè)工件類型相同；文件名稱空擊或按回車而無輸入時(shí)，默認(rèn)為在上一個(gè)文件名稱基礎(chǔ)上將序號(hào)加1。程序中還設(shè)有“返回”欄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有輸入錯(cuò)誤時(shí)，點(diǎn)擊“返回”，即重新開始。
測(cè)量軟件包括測(cè)量操作軟件、數(shù)據(jù)回溯、分析軟件。進(jìn)入哪一軟件通過點(diǎn)擊菜單選擇。實(shí)時(shí)測(cè)量操作軟件在測(cè)量工件時(shí)用，它由準(zhǔn)備程序、測(cè)量程序、后續(xù)處理程序三部分組成。
準(zhǔn)備程序準(zhǔn)備程序的流程圖如圖4所示。
起動(dòng)程序后工控微機(jī)后屏幕提示“輸入工件代碼”。工件代碼在菜單上列出，只要點(diǎn)擊即可。在開機(jī)后測(cè)量第一個(gè)工件，如空擊或按回車，即默認(rèn)為圖2所示典型工件，在以后的測(cè)量中，空擊或按回車，即默認(rèn)為與上一工件相同。輸入工件代碼后屏幕提示滾動(dòng)輪6的安裝位置，并提示操作人員檢查內(nèi)外測(cè)頭是否已按被測(cè)工件調(diào)整、校正好。在沒有安裝、調(diào)整、校正好的情況下先進(jìn)行安裝、調(diào)整、校正。安裝、調(diào)整、校正好后點(diǎn)擊“是”，屏幕詢問是否“已回家？”，即第一測(cè)量架14和第二測(cè)量架2是否已退出至最右方，主軸7和滑架11是否已升至最高位置?！盎丶摇笔侵冈谕瓿梢淮蝿?dòng)作組合后，測(cè)量機(jī)的各個(gè)移動(dòng)部件返回到各自的原始位置的運(yùn)動(dòng)。如果“輸入工件代碼”時(shí)得到的回答是“默認(rèn)”，則直接進(jìn)入是否“已回家？”的詢問。在沒有回家的情況下詢問“是否現(xiàn)在回家”，詢問的目的是讓操作者檢查，在回家路上有無障礙，在沒有或清理完障礙后點(diǎn)擊“是”，測(cè)量機(jī)“回家”。第一測(cè)量架測(cè)14和第二測(cè)量架2到達(dá)“回家”位置后，對(duì)“已回家？”的詢問點(diǎn)擊“是”，屏幕詢問“工件安裝完畢”。工件安裝完畢并卡緊后，點(diǎn)擊“是”，然后進(jìn)入測(cè)量程序。
測(cè)量程序測(cè)量程序與被測(cè)工件的尺寸、形狀、需要測(cè)量的參數(shù)有關(guān)，圖5是測(cè)量一般回轉(zhuǎn)體工件的流程圖。測(cè)量開始時(shí)，首先輸入需要測(cè)量的截面數(shù)N和每一截面上測(cè)量的點(diǎn)數(shù)M。通常，對(duì)同一類工件，截面數(shù)N與點(diǎn)數(shù)M都是固定的，在不變的情況下可以調(diào)用或按默認(rèn)值選取。
然后調(diào)用按要求事先已經(jīng)確定并存儲(chǔ)在工控微機(jī)內(nèi)的起始測(cè)量點(diǎn)位置，在工控微機(jī)控制下將第一測(cè)量架14和第二測(cè)量架2引入測(cè)量位置，第一測(cè)量架14和第二測(cè)量架2中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件按要求聯(lián)動(dòng)到測(cè)量點(diǎn)的位置，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置后開始測(cè)量。在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器讀取回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的轉(zhuǎn)角。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過2π/M，發(fā)一個(gè)采樣指令，各個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)第二測(cè)量架2及其主軸7、第一測(cè)量架14及其滑架11、轉(zhuǎn)架13和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的位置和轉(zhuǎn)角的信息，以及經(jīng)過調(diào)理電路處理的測(cè)頭和補(bǔ)償傳感器的數(shù)據(jù)。圖5、圖6和圖7中的k可為任意正整數(shù)。
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。工控微機(jī)計(jì)算或調(diào)用下一截面測(cè)量點(diǎn)處母線的斜率和下一測(cè)量點(diǎn)的位置。第一測(cè)量架14和第二測(cè)量架2中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件按要求聯(lián)動(dòng)到測(cè)量點(diǎn)的位置，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。按照測(cè)量需要，截面位置可以沿軸向均布，也可以不均布，只要事先存入工控微機(jī)，此時(shí)調(diào)用即可。
以上闡述的為一般情況，有時(shí)只需要測(cè)量一個(gè)截面或一條母線，這時(shí)只需要輸入N＝1或M＝1即可。在N＝1或M＝1的情況下，為了能夠測(cè)量指定的截面、母線或點(diǎn)，需要輸入截面和母線位置，然后由工控微機(jī)確定測(cè)量架需要運(yùn)動(dòng)的路徑。
圖6、圖7和圖8是針對(duì)圖2所示典型工件的測(cè)量程序的流程圖。其中，圖6是本發(fā)明電控系統(tǒng)的圓截面測(cè)量程序的流程圖，圖7是是本發(fā)明電控系統(tǒng)的直線度測(cè)量程序的流程圖，圖8是是本發(fā)明回轉(zhuǎn)體壁厚測(cè)量電控系統(tǒng)的圓截面測(cè)量子程序的流程圖。在工控微機(jī)控制下，兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量第一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2首先測(cè)量φ15圓的位置，為此測(cè)量架2先沿X方向右移動(dòng)，移到測(cè)量φ15圓孔左表面的位置，然后主軸7下移，第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。第一測(cè)量架14首先測(cè)量圓柱體F的上下兩個(gè)平面止口G2、G1相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的垂直度和止口厚度。為此首先在工控微機(jī)控制下利用轉(zhuǎn)架13將導(dǎo)軌12轉(zhuǎn)到水平方向，這時(shí)第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭應(yīng)該正好在上下止口的高度處(通過事先調(diào)整實(shí)現(xiàn))。第一測(cè)量架14在工控微機(jī)控制下沿X方向運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入測(cè)量位置。
隨后進(jìn)入圓截面采樣子程序。圓截面采樣子程序，見圖8。在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，3個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。圖中M為每一截面上測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，k可為任意正整數(shù)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量圓截面子程序結(jié)束，回到測(cè)量主程序。
第一測(cè)量架14沿X方向運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)，退出測(cè)量位置回家。
工控微機(jī)計(jì)算第四測(cè)頭5測(cè)量到的工件直徑，如果測(cè)得直徑與φ15相差較大，則根據(jù)計(jì)算得到的差值，主軸7適當(dāng)上下移動(dòng)，返回圓截面采樣子程序，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)，再次測(cè)量φ15圓的位置。如果測(cè)得直徑與φ15相差不大，則直接進(jìn)入下一步。
上面的過程中第二測(cè)量架2測(cè)量φ15圓中心O1的位置，第二測(cè)量架2測(cè)量止口的厚度和G1、G2兩個(gè)面相對(duì)于工件軸線O1O2的垂直度。
隨后第一測(cè)量架2右移到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)軸線位置，主軸7下移探測(cè)H2面，它與第三測(cè)頭15共同測(cè)量底面H的厚度。接著第一測(cè)量架2測(cè)量φ80圓的位置，為此主軸7首先上升到φ80圓所在截面，第二測(cè)量架2再在X方向向左移動(dòng)，移到測(cè)量φ80圓孔左表面，第四測(cè)頭5到達(dá)測(cè)量位置。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面D1、D2的壁厚和壁厚差，以及圓錐面D1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線O1O2的圓跳動(dòng)。為此首先轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)架13，將導(dǎo)軌12轉(zhuǎn)到與圓錐面D1右側(cè)母線平行的方向。然后，第一測(cè)量架14左移至第一測(cè)頭8的測(cè)端在D2的延長線上，滑架11再沿導(dǎo)軌12下移，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置。由于在止口處，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭需有較大的間距才能進(jìn)入，外測(cè)頭9也即第二測(cè)頭9的測(cè)桿具有退讓機(jī)構(gòu)，即滑架11沿導(dǎo)軌12向下移動(dòng)時(shí)先讓第二測(cè)頭9的測(cè)桿后退，在越過止口、到達(dá)測(cè)量位置才讓第二測(cè)頭9進(jìn)入工作狀態(tài)。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
應(yīng)當(dāng)說在任何運(yùn)動(dòng)過程中，都要進(jìn)行防碰撞檢查，碰撞可能由于測(cè)量方法設(shè)計(jì)不恰當(dāng)或軟件設(shè)計(jì)中的問題引起，也可能由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中硬件在執(zhí)行中發(fā)生的問題引起。一般說，在單一運(yùn)動(dòng)中發(fā)生碰撞的可能性較小，在幾個(gè)部件聯(lián)動(dòng)的情況下，發(fā)生碰撞的可能性要大得多。流程圖中在這些部分特別標(biāo)明“防碰撞檢查”，目的是讓在設(shè)計(jì)和調(diào)試中，特別注意。我們開發(fā)的基于可視化和虛擬測(cè)量機(jī)的防碰撞技術(shù)是發(fā)現(xiàn)、解決上述問題十分有效的手段。
再次進(jìn)入圓截面采樣子程序，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，第四測(cè)頭5采集一個(gè)數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。返回測(cè)量主程序。
工控微機(jī)計(jì)算第四測(cè)頭5測(cè)量到的工件直徑，如果測(cè)得直徑與φ80相差較大，則根據(jù)計(jì)算得到的差值，主軸7適當(dāng)上下移動(dòng)，然后進(jìn)入圓截面采樣子程序，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)，再次測(cè)量φ80圓的位置。如果測(cè)得直徑與φ80相差不大，則直接進(jìn)入下一步。
這一段過程中第二測(cè)量架2測(cè)量φ80圓中心O2的位置，從而確定回轉(zhuǎn)軸線O1O2的位置。第一測(cè)量架14測(cè)量圓錐面D1、D2的壁厚和壁厚差，以及圓錐面D1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線O1O2的圓跳動(dòng)。
在完成上述測(cè)量后，在工控微機(jī)控制下，第一測(cè)量架14和第二測(cè)量架2兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量下一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面F的直徑。為此主軸7先上升到高出工件表面的位置，第二測(cè)量架2再沿X方向向左運(yùn)動(dòng)，移到圓柱面F的左面，主軸7下降，到圓柱面F的中部，使第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓環(huán)面C1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置，即C1的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
隨后進(jìn)入圓截面采樣子程序，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，第一、第二和第四3個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)，返回測(cè)量主程序。
兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量下一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面E的直徑。為此主軸7先下降到E面的中部，第二測(cè)量架2再在X方向向右運(yùn)動(dòng)，移到圓柱面E的左面，使第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。由于采用了星形測(cè)端，在第四測(cè)頭5的測(cè)端接觸E面時(shí)，其測(cè)桿不會(huì)與F面相碰。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面B1、B2的壁厚和壁厚差，以及圓錐面B1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置，即B1、B2的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
隨后進(jìn)入圓截面采樣子程序，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，第一、第二和第四3個(gè)測(cè)頭采集一個(gè)數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)，返回測(cè)量主程序。
至此，第二測(cè)量架2已完成全部測(cè)量任務(wù)，退出到回家位置。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面A1、A2的直徑，以及圓柱面A1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置，即A1、A2的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
隨后進(jìn)入測(cè)量圓截面子程序，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)，返回測(cè)量主程序。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面B1、B2的母線直線度誤差，為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)入測(cè)量位置，即測(cè)量B面直線度的初始點(diǎn)位置z2B，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。隨后滑架11沿導(dǎo)軌12向上運(yùn)動(dòng)，每移動(dòng)一定距離hB發(fā)一個(gè)采樣指令，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。圖中k可為0或正整數(shù)，工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。在采集完全部NB個(gè)數(shù)據(jù)后，第一測(cè)量架14轉(zhuǎn)下一測(cè)量位置。
第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面D1、D2的母線直線度誤差。在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭進(jìn)入測(cè)量位置，即測(cè)量D面直線度的初始點(diǎn)位置z2D，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
隨后滑架11從z2D沿導(dǎo)軌12向上運(yùn)動(dòng)，每移動(dòng)一定距離hD發(fā)一個(gè)采樣指令，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9兩個(gè)測(cè)頭測(cè)量圓錐面D1、D2的母線直線度誤差。在采集完全部ND個(gè)數(shù)據(jù)后，測(cè)量架14退出。hB、hD、nB、ND按測(cè)量需要設(shè)定，存在工控微機(jī)中。
最后，第一測(cè)量架14回家?；丶視r(shí)，需要在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，在跨越止口處，還要先讓第二測(cè)頭9的測(cè)桿退讓機(jī)。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
后續(xù)處理程序到此為止測(cè)量可以結(jié)束了，但還有許多后續(xù)工作要做。如測(cè)量結(jié)果是否需要存盤？如果本次測(cè)量屬調(diào)試性質(zhì)，或者在測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)什么問題，就不需要存盤。還包括是否立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、是否輸出測(cè)量報(bào)告等。測(cè)量完畢后可以立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，也可以后再進(jìn)行。此外，還有是否需要重復(fù)測(cè)量等問題。
后續(xù)處理程序的流程圖如圖9所示，它需要完成下列操作。
首先工控微機(jī)屏幕提問，是否存盤，如是，則工控微機(jī)提示輸入文件名和操作人員等有關(guān)信息。在默認(rèn)方式下，文件名稱為在上一個(gè)文件名稱的基礎(chǔ)上將序號(hào)加1，操作人員不變。然后將測(cè)量數(shù)據(jù)，包括每一測(cè)量點(diǎn)處4個(gè)光柵讀數(shù)系統(tǒng)、2個(gè)角度編碼器的示值、4個(gè)測(cè)頭示值和誤差補(bǔ)償傳感器示值，以及操作人員、溫度等有關(guān)信息一起存入該文件。
不存盤的原因可能是測(cè)量機(jī)正在調(diào)試，數(shù)據(jù)沒有意義；另一種情況下是認(rèn)為測(cè)量可能有問題，需要重測(cè)，因此對(duì)“是否存盤”的否定回答將程序轉(zhuǎn)向“是否重測(cè)”。在對(duì)“是否重測(cè)”回答“是”的情況下，轉(zhuǎn)向測(cè)量程序中的起點(diǎn)，開始新的測(cè)量。如果對(duì)“是否重測(cè)”的回答是“否”，本次測(cè)量結(jié)束。
在存盤的情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)被認(rèn)為是有效的。工控微機(jī)接著詢問是否立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在回答“是”的情況下，工控微機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理子程序，數(shù)據(jù)處理完成后將全部結(jié)果存盤并在文件名稱后加一個(gè)標(biāo)記，如“*”，然后回到主程序。數(shù)據(jù)處理子程序見圖10。在立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理處。
無論是否立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，都有可能想看一下測(cè)量結(jié)果，為此工控微機(jī)接著詢問“是否顯示測(cè)量結(jié)果？”，在“否”的情況下轉(zhuǎn)向“是否重測(cè)”，因?yàn)樵谟械那闆r下需要進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。下面的流程與不存盤的情況相同。
如果對(duì)“是否顯示測(cè)量結(jié)果？”的回答是“是”，那么屏幕上出現(xiàn)可供選擇項(xiàng)目的菜單，如在一個(gè)截面上壁厚變化情況及壁厚差，沿某一母線的壁厚變化、某段母線相對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3軸線的跳動(dòng)等。誠然，在未經(jīng)數(shù)據(jù)處理的情況下，菜單上只出現(xiàn)僅包含原始測(cè)量數(shù)據(jù)的項(xiàng)目；在已經(jīng)數(shù)據(jù)處理的情況下，菜單上同時(shí)出現(xiàn)經(jīng)數(shù)據(jù)處理的項(xiàng)目，包括輸出完整的測(cè)量報(bào)告。點(diǎn)擊某一顯示項(xiàng)目后，屏幕上還會(huì)問一些問題，如顯示哪一個(gè)截面上壁厚變化情況及壁厚差。輸入相應(yīng)信息后，屏幕上即以圖形或數(shù)據(jù)的方式顯示該項(xiàng)目。顯示該項(xiàng)目同時(shí)，屏幕上還詢問是否需要打印，輸出書面的報(bào)告。屏幕顯示和打印方式包括圖形和文字、數(shù)值等方式，顯示和打印的項(xiàng)目和形式應(yīng)滿足用戶要求。
無論是否打印，在顯示某項(xiàng)目后，有可能還想了解其它項(xiàng)目的測(cè)量結(jié)果，為此屏幕上出現(xiàn)“需顯示其它項(xiàng)目？”，在回答“是”的情況下重新出現(xiàn)可供選擇項(xiàng)目的菜單”，在回答“否”的情況下轉(zhuǎn)向“是否重測(cè)”。
以后流程與前述不存盤情況相同。
數(shù)據(jù)處理程序數(shù)據(jù)處理子程序的流程圖見圖10。在測(cè)量中讀入的數(shù)據(jù)包括工控微機(jī)第二測(cè)量架2的位移x1、主軸7的位移z1、第一測(cè)量架14的位移x2、滑架11的位移z2、轉(zhuǎn)架13的轉(zhuǎn)角α、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的轉(zhuǎn)角θ的信息，以及經(jīng)過調(diào)理電路處理的測(cè)頭讀數(shù)δ5、δ8、δ9、δ15和溫度和變形補(bǔ)償傳感器的讀數(shù)p1、p2等。測(cè)量機(jī)構(gòu)的誤差和標(biāo)定數(shù)據(jù)則事先存入工控微機(jī)中，為了提高測(cè)量精度，需要調(diào)用這些參數(shù)，進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
在測(cè)量中讀入的數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過預(yù)處理，預(yù)處理的內(nèi)容包括剔除粗大誤差、進(jìn)行濾波和誤差補(bǔ)償?shù)取?br> 因?yàn)橛性S多誤差，如圓跳動(dòng)和垂直度誤差，都是以工件回轉(zhuǎn)軸線O1O2為參照進(jìn)行評(píng)定的，因此需要首先計(jì)算工件的回轉(zhuǎn)軸線O1O2。由第四測(cè)頭5直接測(cè)量得到的是以回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的軸線為Z軸的圓柱坐標(biāo)系(機(jī)器坐標(biāo)系)中孔的表面各點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，在同一截面上各點(diǎn)的矢量坐標(biāo)的平均值就是圓心O1或O2的矢量坐標(biāo)。O1、O2的連線給出回轉(zhuǎn)軸線矢量O1O2的方向和位置。
在測(cè)量G1、G2平面時(shí)，由第四測(cè)頭5直接測(cè)量得到的是止口上下端面G1、G2上各點(diǎn)位置的坐標(biāo)，利用這些點(diǎn)的坐標(biāo)按照一定準(zhǔn)則，例如最小二乘準(zhǔn)則，可以擬合出兩個(gè)平面G1、G2及其法矢量NG1與NG2。根據(jù)|NG1×O1O2|/|NG1|·|O1O2|和|NG2×O1O2|/|NG2|·|O1O2|可以求出G1、G2兩個(gè)平面相對(duì)于工件的回轉(zhuǎn)軸線O1O2的垂直度誤差。
為了計(jì)算A1、B1、C1、D1、E和F面上各個(gè)點(diǎn)的跳動(dòng)，首先需要確定計(jì)算跳動(dòng)的參照點(diǎn)。參照點(diǎn)的位置在工件的回轉(zhuǎn)軸線O1O2上，可以根據(jù)截面的位置，利用插值的方法確定各參照點(diǎn)的位置。
在跳動(dòng)測(cè)量中，由第二測(cè)頭9直接測(cè)量得到的是以回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的軸線為Z軸的圓柱坐標(biāo)系(機(jī)器坐標(biāo)系)中工件外表面各點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，知道參照點(diǎn)的矢量坐標(biāo)后，可以求出工件外表面各點(diǎn)相對(duì)于參照點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，這一矢量坐標(biāo)幅值的變化就是各點(diǎn)的跳動(dòng)。最大幅值與最大幅值之差為圓跳動(dòng)量。
為了計(jì)算A1、A2、E和F四個(gè)圓柱的直徑，需要對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)、按照一定的評(píng)定準(zhǔn)則進(jìn)行圓擬合，最常用的是最小二乘準(zhǔn)則。擬合圓的直徑就是A1、A2、E和F四個(gè)圓柱的直徑。
止口的厚度(即G1、G2面各對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的距離)，和B、D、H等段的壁厚計(jì)算比較簡(jiǎn)單，只要通過簡(jiǎn)單的加減代數(shù)運(yùn)算就可以得到?？梢匀≡谡麄€(gè)圓周上止口厚度的平均值為止口厚度。與此同時(shí)，要求在整個(gè)圓周上止口厚度和壁厚的最大和最小值均在公差內(nèi)。為了求得在一個(gè)圓截面上的壁厚差，需要先找出它的最大值和最小值，它們的差值定義為壁厚差。
為了計(jì)算B、D兩段的直線度誤差需要按照一定的評(píng)定準(zhǔn)則擬合出它們的最佳擬合直線，最常用的是最小二乘準(zhǔn)則。B、D兩段直線上各個(gè)點(diǎn)相對(duì)于它們的最佳擬合直線的偏差就是直線度偏差，而直線度的最大偏差和最小偏差之差就是直線度誤差。
在求得特征參數(shù)及其誤差后，就可以做出工件是否合格、哪些參數(shù)不合格等結(jié)論。
在完成全部數(shù)據(jù)處理任務(wù)后，返回到后續(xù)處理主程序。
數(shù)據(jù)回溯程序數(shù)據(jù)回溯是在測(cè)量后對(duì)已獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯分析。為了節(jié)約測(cè)量時(shí)間，可以在測(cè)量時(shí)先不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而事后在回溯時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)回溯可以用圖8所示后續(xù)處理程序進(jìn)行。在主菜單上點(diǎn)擊數(shù)據(jù)回溯后即出現(xiàn)已存儲(chǔ)在工控微機(jī)中的文件清單，點(diǎn)擊需要回溯的文件名即可對(duì)該文件中的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯、處理和分析。
被回溯的文件可以是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的，也可以是沒有經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的。由于在文件名稱中有是否已經(jīng)數(shù)據(jù)處理的標(biāo)記，因此很容易識(shí)別。尚未數(shù)據(jù)處理的文件首先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而已經(jīng)數(shù)據(jù)處理的則直接按所選定的項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行顯示或打印，也可以輸出完整的測(cè)量報(bào)告。
數(shù)據(jù)分析程序數(shù)據(jù)分析程序的功能是對(duì)一批所生產(chǎn)的工件進(jìn)行工藝分析，這要在完成了一批工件的測(cè)量后才能進(jìn)行。在主菜單上點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)分析”后即出現(xiàn)詢問，要分析哪一批工件？所分析的工件可以是文件號(hào)從多少到多少，也可以是某一天或某一時(shí)段測(cè)量的工件，還可以是全部某種工件。緊接著詢問分析什么特征參數(shù)，如壁厚的平均值，最大壁厚差、垂直度、跳動(dòng)等。第三是詢問分析什么工藝特性，例如壁厚的平均值的變化趨勢(shì)，壁厚分散性的變化趨勢(shì)等。以上詢問都通過點(diǎn)擊或敲入的方式回答。這一部分程序可以根據(jù)生產(chǎn)的需要不斷補(bǔ)充、完善。
二、測(cè)量機(jī)部分如圖3所示，本發(fā)明的測(cè)量機(jī)由基座1、工件安裝部件、第一測(cè)量架2、第二測(cè)量架14、4個(gè)測(cè)頭等部分組成。工件安裝部件包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3和3個(gè)滾動(dòng)輪6。
第二測(cè)量架2可沿儀器的基座1上的導(dǎo)軌沿X方向運(yùn)動(dòng)，其位移可以通過裝在基座1上的第三光柵尺和裝在第二測(cè)量架2上的第三讀數(shù)頭讀出。第四測(cè)頭5裝在第二測(cè)量架2的主軸7上，主軸7可作Z向運(yùn)動(dòng)，其位移可以通過裝在主軸7上的第四光柵尺和裝在第二測(cè)量架2上的第四讀數(shù)頭讀出。第四測(cè)頭5用來測(cè)量工件大頭兩個(gè)短圓柱面E、F的直徑與徑向跳動(dòng)，并與第三測(cè)頭15一起測(cè)量底面H的壁厚。它也可以移入被測(cè)工件4的孔內(nèi)，測(cè)量φ15和φ80的兩個(gè)圓截面的位置，以確定其圓心O1、O2，并在此基礎(chǔ)上確定工件回轉(zhuǎn)軸線。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3設(shè)置有第三測(cè)頭15。
第一測(cè)量架14同樣可沿儀器的基座1上的導(dǎo)軌沿X方向運(yùn)動(dòng)，其位移可以通過裝在基座1上的第一光柵尺和裝在第一測(cè)量架14上的第一讀數(shù)頭讀出。第一測(cè)量架14用來測(cè)量工件的壁厚和壁厚差、母線的直線度，外表面相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的圓跳動(dòng)、圓柱體F的上下兩個(gè)平面止口G2、G1相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的垂直度和止口厚度，圓柱面A1、A2的直徑。由于壁厚和壁厚差、母線的直線度，外表面相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的圓跳動(dòng)等需要在表面的法線方向測(cè)量，測(cè)頭應(yīng)該可以轉(zhuǎn)動(dòng)。為此第一測(cè)量架14上裝有轉(zhuǎn)架13，它可以根據(jù)測(cè)量需要轉(zhuǎn)到所需角度。轉(zhuǎn)架13上裝有角度編碼器，并有絕對(duì)零位，根據(jù)它可以讀出轉(zhuǎn)架13的轉(zhuǎn)角α，當(dāng)轉(zhuǎn)架13轉(zhuǎn)到所需位置時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
Z向?qū)к?2裝在轉(zhuǎn)架13上，與轉(zhuǎn)架13一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是說滑架11的移動(dòng)方向是可變的。Z向?qū)к?2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來的偏重采用平衡裝置平衡。滑架11的位移量可由裝在Z向?qū)к?2上的第二光柵尺和裝在滑架11上的第二讀數(shù)頭讀出。在滑架11上裝有內(nèi)測(cè)頭即第一測(cè)頭8，和外測(cè)頭即第二測(cè)頭9。為了使得第一測(cè)頭8能夠伸入孔的深處，它通過有長臂的測(cè)座10固定在滑架11上，而第二測(cè)頭9則直接固定在滑架11上。測(cè)量母線的直線部分時(shí)，將Z向?qū)к?2轉(zhuǎn)到與母線平行的方向；測(cè)量母線的曲線部分時(shí)，將Z向?qū)к?2轉(zhuǎn)到母線的切線方向，即可靠滑架11沿Z向?qū)к?2的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。這時(shí)內(nèi)外測(cè)頭均處于薄壁的法線方向，符合測(cè)量壁厚的需要。
這種結(jié)構(gòu)還為測(cè)量母線的直線度提供方便。只要將Z向?qū)к?2轉(zhuǎn)到水平方向，就可以利用第一測(cè)量架14測(cè)量圓柱體F的上下兩個(gè)平面止口G2、G1相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的垂直度和止口厚度。為防止損壞測(cè)頭，內(nèi)外測(cè)頭分別采用卸載傳動(dòng)方式和退讓機(jī)構(gòu)。
測(cè)量開始前第一測(cè)量架2、第二測(cè)量架14退出，用手或機(jī)械手將被測(cè)工件4放在三個(gè)滾動(dòng)輪6上，三個(gè)滾動(dòng)輪6位于同一高度、以回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的軸線為中心的一個(gè)圓上，呈120°分布，被測(cè)工件4靠平面止口支承在三個(gè)滾動(dòng)輪6上。被測(cè)工件4安放到三個(gè)滾動(dòng)輪6上后，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3靠其卡爪在被測(cè)工件4的下端將其卡緊?？靠ㄗεc三個(gè)滾動(dòng)輪6的共同作用使被測(cè)工件4的軸線與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的軸線重合。
測(cè)量時(shí)被測(cè)工件4在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3可以由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3上裝有的角度編碼器，并有絕對(duì)零位。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)到規(guī)定位置時(shí)，發(fā)出采樣或停止轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。
圖2是被測(cè)工件的剖面示意圖，所示的被測(cè)工件是一種薄壁回轉(zhuǎn)體工件，回轉(zhuǎn)體的母線為直線段或圓弧。工件的外表面由圓柱面A1、圓錐面B1、圓環(huán)面C1、圓錐面D1、圓柱面E、圓柱面F、底面H1七部分組成；內(nèi)表面由圓柱面A2、圓錐面B2、圓環(huán)面C2、圓錐面D2、底面H2五部分組成；圓柱F還有上下兩的端面(平面)G2、G1需要測(cè)量。各個(gè)圓柱面、圓錐面的母線是直線、各個(gè)圓環(huán)面的母線是圓弧。下面以圖2中所示的被測(cè)工件為例，說明本發(fā)明的測(cè)量過程(1)輸入需要測(cè)量的工件品種代碼(只是在更換工件品種時(shí)需要輸入，測(cè)量圖3所示典型工件不需要輸入，空擊即自動(dòng)默認(rèn)為典型工件)。
(2)為適應(yīng)測(cè)量不同工件需要，按照被測(cè)工件4(件號(hào)與運(yùn)動(dòng)方向均指圖3上所標(biāo)件號(hào)與運(yùn)動(dòng)方向，下同)的尺寸將三個(gè)滾動(dòng)輪6調(diào)整到合適位置。在測(cè)量同類工件時(shí)滾動(dòng)輪6的位置無需重新調(diào)整。
(3)在測(cè)量每個(gè)工件開始前，第二測(cè)量架2退出至最左方，主軸7升至最高位置；第一測(cè)量架14退出至最右方，滑架11升至最右、最高位置，即原始位置。
(4)用手或機(jī)械手將被測(cè)工件4放在三個(gè)滾動(dòng)輪6上。
(5)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的卡爪在工件4的下端處將其卡緊。
(6)根據(jù)輸入的工件代碼，在工控微機(jī)控制下，兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量第一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2首先測(cè)量φ15的圓，為此第二測(cè)量架2首先沿X方向右移，移到與φ15的圓左邊相對(duì)應(yīng)的位置，然后主軸7下移，第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。第二測(cè)量架14首先測(cè)量圓柱體F的上下兩個(gè)平面止口G2、G1相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線O1O2的垂直度和止口厚度。為此首先在工控微機(jī)控制下利用轉(zhuǎn)架13將導(dǎo)軌12轉(zhuǎn)到水平方向，這時(shí)兩個(gè)第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9應(yīng)該正好在上下止口的高度處(通過事先調(diào)整實(shí)現(xiàn))。第二測(cè)量架14在工控微機(jī)控制下沿X方向運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入測(cè)量位置。
(7)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，3個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。
(8)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(9)工控微機(jī)計(jì)算第四測(cè)量頭5測(cè)量到的工件直徑，如果測(cè)得直徑與φ15相差較大，則根據(jù)計(jì)算得到的差值，主軸7適當(dāng)上下移動(dòng)，然后回到步驟(7)，即回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)，再次測(cè)量φ15圓的位置。如果測(cè)得直徑與φ15相差不大，則直接進(jìn)入下一步。
(10)第二測(cè)量架2進(jìn)入測(cè)量第二個(gè)參數(shù)，即底面H2的測(cè)位，為此第二測(cè)量架2先沿X方向右移，移到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的軸線處，然后主軸7下移，探測(cè)底面H2。它與安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)孔內(nèi)的第三測(cè)頭15一起測(cè)量底面H的壁厚。第一測(cè)量架14沿X方向運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)，退出測(cè)量位置。
(11)在工控微機(jī)控制下，兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量下一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2測(cè)量φ80圓的位置，為此主軸7首先上升到所需位置，第二測(cè)量架2再沿X方向向左運(yùn)動(dòng)，移到測(cè)量φ80圓孔左表面，第三測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面D1、D2的壁厚和壁厚差，以及圓錐面D1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此首先轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)架13，將Z向?qū)к?2轉(zhuǎn)到與圓錐面D1右側(cè)母線平行的方向。然后，在工控微機(jī)控制下，第一測(cè)量架14左移，使第一測(cè)頭8的測(cè)端在D2右側(cè)母線的延長線上，隨后滑架11沿Z向?qū)к?2下移，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9進(jìn)入測(cè)量位置。由于在止口處，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9需有較大的間距才能進(jìn)入，第一測(cè)頭9的測(cè)桿具有退讓機(jī)構(gòu)，即滑架11沿Z向?qū)к?2向下移動(dòng)時(shí)先讓第一測(cè)頭9的測(cè)桿后退，在越過止口、到達(dá)測(cè)量位置才讓第一測(cè)頭9進(jìn)入工作狀態(tài)。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(12)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，被測(cè)工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，3個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。
(13)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(14)工控微機(jī)計(jì)算第四測(cè)頭5測(cè)量到的工件直徑，如果測(cè)得直徑與φ80相差較大，則根據(jù)計(jì)算得到的差值，主軸7適當(dāng)上下移動(dòng)，然后回到步驟(12)，即回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)，再次測(cè)量φ80圓的位置。如果測(cè)得直徑與φ80相差不大，則直接進(jìn)入下一步。
(15)第二測(cè)量架2測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面F的直徑，以及F面相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此主軸7先上升，到高出工件上表面的位置。第二測(cè)量架2再沿X方向向左運(yùn)動(dòng)，移到圓柱面F的左面，主軸7下降，到圓柱面F的中部，使第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓環(huán)面C1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9進(jìn)入測(cè)量位置，即C1的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(16)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，被測(cè)工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，3個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。
(17)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(18)兩個(gè)測(cè)量架各自進(jìn)入測(cè)量下一個(gè)參數(shù)的測(cè)位。第二測(cè)量架2測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面E的直徑，以及E面相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此主軸7先下降，第二測(cè)量架2再沿X方向向右移動(dòng)，移到圓柱面E的左面，使第四測(cè)頭5進(jìn)入測(cè)量位置。由于采用了星形測(cè)端，可以保證在測(cè)端接觸E面時(shí)，測(cè)桿不會(huì)與F面相碰。第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面B1、B2的壁厚和壁厚差，以及圓錐面B1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9進(jìn)入測(cè)量位置，即B1、B2的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(19)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，被測(cè)工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，第二測(cè)頭9采集一個(gè)數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。
(20)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(21)第二測(cè)量架2退出，到原始位置。第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓柱面A1、A2的直徑，以及圓柱面A1相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的圓跳動(dòng)。為此在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9進(jìn)入測(cè)量位置，即A1、A2的中部位置。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(22)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3帶動(dòng)下，被測(cè)工件4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3每轉(zhuǎn)過一定角度，發(fā)一個(gè)采樣指令，2個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。
(23)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)過360°停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
(24)第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面B1、B2的母線直線度誤差。在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓兩個(gè)測(cè)量頭8和9進(jìn)入測(cè)量位置，即到達(dá)B1、B2的下端，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(25)滑架11沿Z向?qū)к?2向上運(yùn)動(dòng)，每移動(dòng)一定距離發(fā)一個(gè)采樣指令，2個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。2個(gè)測(cè)頭測(cè)量圓錐面B1、B2的母線直線度誤差。
(26)第一測(cè)量架14測(cè)量的下一個(gè)參數(shù)是圓錐面D1、D2的母線直線度誤差。在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、第一測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9進(jìn)入測(cè)量位置，即到達(dá)D1、D2的下端，在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。。
(27)滑架11沿Z向?qū)к?2向上運(yùn)動(dòng)，每移動(dòng)一定距離發(fā)一個(gè)采樣指令，2個(gè)測(cè)頭采集一組數(shù)據(jù)。工控微機(jī)存儲(chǔ)經(jīng)過調(diào)理電路處理的數(shù)據(jù)。2個(gè)測(cè)頭測(cè)量圓錐面D1、D2的母線直線度誤差。
(28)在工控微機(jī)控制下，轉(zhuǎn)架13、測(cè)量架14與滑架11聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，讓第一測(cè)頭8和第二測(cè)頭9回原始位置。在跨越止口處，先讓外測(cè)頭9的測(cè)桿退讓。在運(yùn)動(dòng)過程中需進(jìn)行防碰撞檢查。
(29)在完成全部截面的測(cè)量后，工控微機(jī)詢問是否保存測(cè)量數(shù)據(jù)，是否顯示、打印測(cè)量結(jié)果，是否重新測(cè)量等。
以上闡述的針對(duì)典型工件的測(cè)量步驟。在測(cè)量其它工件時(shí)，隨工件尺寸、形狀不同，需要測(cè)量的參數(shù)不同測(cè)量步驟會(huì)有所變化。
權(quán)利要求
1.一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)及其電控系統(tǒng)，其特征是，所述的電控系統(tǒng)的包括工控微機(jī)，工控微機(jī)通過控制卡與連接有接口主板，接口主板連接有測(cè)頭、退讓機(jī)構(gòu)、溫度傳感器、操縱盒、限位開關(guān)和多個(gè)控制與驅(qū)動(dòng)電路；所述的控制驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)器、伺服馬達(dá)構(gòu)成；所述的測(cè)量機(jī)包括基座、測(cè)量架、固定被測(cè)工件的工件安裝部件和測(cè)頭，工件安裝部件由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和滾動(dòng)輪組成，測(cè)量機(jī)上設(shè)置有測(cè)量指示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述的測(cè)量指示裝置是第一光柵尺、第二光柵尺、第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭；所述的測(cè)量機(jī)基座通過其上的導(dǎo)軌連接有第一測(cè)量架，第一測(cè)量架可在其導(dǎo)軌上沿X2方向運(yùn)動(dòng)，第一光柵尺設(shè)置在基座上，用于測(cè)量第一測(cè)量架的位移，第一讀數(shù)頭設(shè)置在第一測(cè)量架上，用于讀取第一測(cè)量架的位移數(shù)據(jù)；第一測(cè)量架上設(shè)置有根據(jù)測(cè)量需要能旋轉(zhuǎn)到所需角度的轉(zhuǎn)架，轉(zhuǎn)架上設(shè)置有指示轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)角度的角度編碼器；轉(zhuǎn)架上設(shè)置有Z向?qū)к墸琙向?qū)к壣显O(shè)置有滑架，滑架可在其Z向?qū)к壣涎豘2方向運(yùn)動(dòng)，第二光柵尺設(shè)置在Z向?qū)к壣显O(shè)置上，用于測(cè)量滑架的位移，第二讀數(shù)頭設(shè)置在滑架上，用于讀取滑架的位移數(shù)據(jù)；所述滑架設(shè)置有測(cè)座和第二測(cè)頭，測(cè)座設(shè)置長臂，長臂設(shè)置有第一測(cè)頭；所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)置有第三測(cè)頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述的測(cè)量指示裝置是第三光柵尺、第四光柵尺、第三讀數(shù)頭和第四讀數(shù)頭；所述的測(cè)量機(jī)基座通過其上的導(dǎo)軌連接有第二測(cè)量架；第二測(cè)量架可在其導(dǎo)軌上沿X1方向運(yùn)動(dòng)，第三光柵尺設(shè)置在基座上，用于測(cè)量第二測(cè)量架的位移，第三讀數(shù)頭設(shè)置在第二測(cè)量架上，用于讀取第二測(cè)量架的位移數(shù)據(jù)；第二測(cè)量架設(shè)置有主軸，主軸可在第三導(dǎo)軌上沿Z1方向運(yùn)動(dòng)，第四光柵尺設(shè)置大主軸上，用于測(cè)量主軸的位移，第四讀數(shù)頭設(shè)置在第二測(cè)量架上，用于讀取主軸的位移數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述的第四測(cè)頭是帶星形測(cè)端的三維模擬測(cè)頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述的工控微機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有實(shí)時(shí)測(cè)量軟件，實(shí)時(shí)測(cè)量軟件由準(zhǔn)備程序、測(cè)量程序和后續(xù)處理程序組成；所述的工控微機(jī)運(yùn)行準(zhǔn)備程序時(shí)執(zhí)行以下步驟(1)開始；(2)輸入工件代碼；(3)判斷是否輸入了“默認(rèn)”，如判斷結(jié)果為“是”，則執(zhí)行步驟(7)；(4)如步驟(3)的判斷結(jié)果為“否”，則屏幕顯示工件類別并提示對(duì)滾動(dòng)輪的安裝要求；(5)判斷滾動(dòng)輪是否已安裝妥、測(cè)頭是否已校正？如判斷結(jié)果為“是”，則執(zhí)行步驟(7)；(6)如步驟(5)的判斷結(jié)果為“否”，則調(diào)整、校正并返回步驟(5)；(7)判斷屏幕是否提示已回家？如判斷結(jié)果為“是”，則執(zhí)行步驟(10)；(8)如步驟(7)的判斷結(jié)果為“否”，則判斷是否現(xiàn)在回家？(9)如步驟(8)的判斷結(jié)果為“是”，則測(cè)量機(jī)回家并返回步驟(7)；(10)安裝工件；(11)判斷安裝工件是否完畢？(12)如步驟(11)的判斷結(jié)果為“是”，則運(yùn)行測(cè)量程序；所述的工控微機(jī)運(yùn)行測(cè)量程序時(shí)執(zhí)行以下步驟(13)輸入測(cè)量的截面數(shù)N和每個(gè)截面上測(cè)量的點(diǎn)數(shù)M；(14)i＝1；(15)計(jì)算或調(diào)用起始測(cè)量點(diǎn)的位置；(16)第一測(cè)量架與第二測(cè)量架進(jìn)入測(cè)量位置；(17)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；(18)讀取工作臺(tái)轉(zhuǎn)角θ；(19)判斷θ＝2kπ/M？(20)如步驟(19)的判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)行采樣讀數(shù)并由工控微機(jī)保存；(21)判斷θ＝2π？(22)如步驟(21)的判斷結(jié)果為“是”，則工作臺(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；(23)i＝i+1；(24)判斷i＝N？如判斷結(jié)果為“是”，則運(yùn)行后續(xù)處理程序；(25)如步驟(24)的判斷結(jié)果為“否”，則計(jì)算或調(diào)用下一個(gè)點(diǎn)的位置和母線方向；(26)第一測(cè)量架與第二測(cè)量架進(jìn)入下一點(diǎn)測(cè)量位置，返回步驟(17)；所述的工控微機(jī)運(yùn)行后續(xù)處理程序時(shí)，執(zhí)行以下步驟(27)判斷是否存盤？如判斷結(jié)果為“否”，則執(zhí)行步驟(40)；(28)如步驟(27)的判斷結(jié)果為“是”，則輸入文件名；(29)存盤；(30)判斷是否立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理？如判斷結(jié)果為“否”，則執(zhí)行步驟(32)；(31)如步驟(30)的判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(32)存數(shù)據(jù)處理結(jié)果并對(duì)文件名加標(biāo)記；(33)判斷是否顯示測(cè)量結(jié)果？如判斷結(jié)果為“否”，則執(zhí)行步驟(40)；(34)如步驟(33)的判斷結(jié)果為“是”，則選擇顯示項(xiàng)目；(35)顯示該項(xiàng)內(nèi)容；(36)判斷是否打印該項(xiàng)內(nèi)容？如判斷結(jié)果為“否”，則執(zhí)行步驟(38)；(37)如步驟(36)的判斷結(jié)果為“是”，則打??；(38)判斷是否需要顯示其它項(xiàng)目？如判斷結(jié)果為“否”，則執(zhí)行步驟(40)(39)如步驟(38)判斷結(jié)果為“是”，則返回步驟(34)；(40)判斷是否需要重測(cè)？如判斷結(jié)果為“是”，則接測(cè)量程序起點(diǎn)，運(yùn)行測(cè)量程序；(41)如步驟(40)的判斷結(jié)果為“是”，則結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述工控微機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)處理子程序，工控微機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理子程序時(shí)執(zhí)行以下步驟(1)讀入數(shù)據(jù)；(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；(3)Φ15面上圓擬合；(4)Φ80面上圓擬合；(5)確定O1O2位置和O1O2位置方向；(6)對(duì)G1進(jìn)行平面擬合；(7)對(duì)G2進(jìn)行平面擬合；(8)求平面法線矢量；(9)求G1和G2的垂直度誤差；(10)確定A1～F1各面跳動(dòng)參照點(diǎn)位置；(11)求A1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(12)求B1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(13)求C1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(14)求D1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(15)求E1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(16)求F1面各點(diǎn)跳動(dòng)與圓跳動(dòng)量；(17)求A1面的擬合圓；(18)求A2面的擬合圓；(19)求E面的擬合圓；(20)求F面的擬合圓；(21)求A1、A2、E、F圓柱的直徑；(22)求G1、G2面各對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離；(23)求止口厚度平均值、最大值、最小值；(24)計(jì)算底部H壁厚；(25)計(jì)算D面各點(diǎn)壁厚；(26)確定D面壁厚差；(27)計(jì)算B面各點(diǎn)壁厚；(28)確定B面壁厚差；(29)對(duì)D1、D2母線進(jìn)行直線擬合；(30)計(jì)算D1、D2直線度誤差；(31)求B1、B2母線進(jìn)行直線擬合；(32)計(jì)算B1、B2直線度誤差；(33)得出結(jié)論；(34)返回主程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工件壁厚與尺寸形位誤差自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)及其電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)的包括工控微機(jī)，工控微機(jī)通過控制卡與連接有接口主板，接口主板連接有測(cè)頭、退讓機(jī)構(gòu)、溫度傳感器、操縱盒、限位開關(guān)和多個(gè)控制與驅(qū)動(dòng)電路。控制驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)器、伺服馬達(dá)構(gòu)成。測(cè)量機(jī)包括基座、測(cè)量架、固定被測(cè)工件的工件安裝部件和測(cè)頭，工件安裝部件由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和滾動(dòng)輪組成，測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)裝置上設(shè)置有用于測(cè)量和指示所述測(cè)量部件運(yùn)動(dòng)裝置位移的測(cè)量指示裝置。本發(fā)明控制的回轉(zhuǎn)體測(cè)量裝置有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能適用于相似形狀工件的壁厚、壁厚差與形位誤差、直徑等的測(cè)量，路徑簡(jiǎn)單、效率高，能夠通過軟件控制實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量，不通過換算而是直接測(cè)量數(shù)據(jù)，有利于提高測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01B21/00GK1645043SQ20051001312
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者裘祖榮, 張國雄, 劉書桂, 李醒飛, 樊玉銘, 郭敬濱 申請(qǐng)人:天津大學(xué)