專利名稱：大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量方法，特別涉及一種大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法。
背景技術：
目前，有許多測量平臺平面度的檢測方法，可以用來檢測平臺的平面度，例如對角線法、網(wǎng)格法、三點法或最小區(qū)域法等等，其采用對角線布線或網(wǎng)格布線等方式解決正方形、長方形的平板、平面的平面度檢測、檢定問題。對此，國家還頒布有《平板檢定規(guī)程》。
然而，大型環(huán)形平臺來的平面度檢測雖然也屬于平面度檢測的范疇，但客觀地說，環(huán)形平臺僅僅是方形平臺的一小部分，由于其結構特殊，在它的工作面上根本無法按對角線法或網(wǎng)格法的方式進行布線，更不可能沿用方形平臺的數(shù)據(jù)處理方法來處理數(shù)據(jù)。在專利號為ZL200410020742.7，發(fā)明名稱為“平臺平面度測量方法”發(fā)明專利中提出了測量大型平臺的平面度的光學測量方法，但是該方法適用于連續(xù)表面，對于環(huán)形平臺而言適用性不強。同時，對于大型環(huán)形安裝基面來說，通常情況下不但有一定的平面度要求而且還有水平狀態(tài)的要求，因此還需要限定其工作面與水平面的夾角。雖然對一定范圍內(nèi)的環(huán)形工件可以利用三坐標測量機檢測其平面度，但是采用三坐標測量機無法測出工作面與水平面的夾角，且由于采用專用的設備，使得檢測費用昂貴，使用成本過高。
因此，在大型環(huán)形平臺平面度的檢測，如何采用現(xiàn)有資源和儀器，在檢測費用較為便宜的基礎上來檢測大型環(huán)形平臺的平面度是業(yè)界急需解決的問題之一，目前還沒有一套有效的檢測方法和數(shù)據(jù)處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，本方法采用對寬窄不同工作面的布線方法和相應的數(shù)據(jù)處理方法，通過對環(huán)形平臺的平面度檢測，確定出環(huán)形平臺的平面度，同時，也一并解決被測工作面與水平面間的夾角的測量問題。
鑒于上述目的，本發(fā)明的檢測方法，包括如下步驟步驟1，根據(jù)被測環(huán)件的大小和橋板的跨距對環(huán)件進行分段、布點；步驟2，以劃分后的環(huán)件的每一段弧所對應的弦長調整橋板跨距；步驟3，確定起測點和測量方向；步驟4，用水平儀測量環(huán)件的每一段弧相對于起測點的平面度誤差值ai；步驟5，對上述參數(shù)進行依次累加，第1段為a1，第i段為∑ai＝a1+...+ai；步驟6，對ai求平均值，a‾i=i*(Σan)/n,]]>其中n為總分段數(shù)；步驟7，將各段所對應的ai與平均值求差值，得到δi=ai-a‾i;]]>步驟8，計算坐標平移值A＝(δmax-δmin)/2-δmax，然后將其與步驟7中的差值相加得到y(tǒng)i=A+a‾i;]]>步驟9，確定最大傾角amax＝arcsin(ymax/R)，其中R為半徑；步驟10，確定初相角，Δ＝j×(360°/n)，其中j為yi為最大值處的序號i的值；步驟11，在0≤a≤amax和Δ＝j×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變α和Δ的數(shù)值，根據(jù)公式Y＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)得到誤差值為最小時的Y值，從而得出最理想平面，并得到此理想平面與水平面的夾角α的值。
在上述步驟1中，上述環(huán)件的分段數(shù)目最好為4n，其中n為自然數(shù)。
在上述步驟4中，上述水平儀固定在橋板上，并始終保持與橋板的相互位置不變，依次測量每一段，測量時根據(jù)上述布點和單一的方向逐點地測量被測表面。
在上述步驟4中，上述水平儀可以是電子水平儀，也可以是其他合適的儀器。
在上述步驟3中，起測點為所布點中的任一點，測量方向為順時針方向或逆時針方向。
本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明的檢測方法，由于使用設備，例如電子水平儀的成本低，因此檢測費用也相應較低，而且檢測方便、快捷，對檢測環(huán)境無太高要求，既可以對大型工件進行平面度的檢測，又可以深入現(xiàn)場對大型安裝基面的工作面平面度和水平狀態(tài)進行檢測，不僅能夠確定出工作面的平面度和工作面上各個受檢點相對于水平面的高低狀態(tài)和具體高低數(shù)值，而且對安裝基面的加工、調試和維修具有指導作用。本發(fā)明方法可廣泛應用于軍、民品生產(chǎn)。
下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。對于所屬技術領域的技術人員而言，從對本發(fā)明的詳細說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。


圖1是本發(fā)明一較佳實施例的環(huán)形平臺的平面度檢測過程的俯視示意圖。
圖2是圖1所示的環(huán)形平臺的平面度檢測過程的正視圖。
圖3是本發(fā)明一較佳實施例的實測數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種環(huán)形平面的平面度檢測方法作進一步的詳細說明。
由于大型環(huán)形平臺平面度及其水平狀態(tài)的檢測方法從采點檢測到數(shù)據(jù)處理的詳細實施過程較為復雜，因此在這里我們結合一較佳實施例來對其進行描述。
如圖1-圖3所示，現(xiàn)有一環(huán)形平臺工件11(簡稱環(huán)件)，其內(nèi)徑為1780毫米，工作面寬為70毫米，需要檢測其工作面的平面度和工作面與水平面間的夾角。顯然，對這一工作面的平面度的檢測如果使用常規(guī)的平臺平面度檢測方法是無法完成的，而采用便攜式三坐標測量機雖然可以檢測出工作面的平面度，但卻不能檢測其工作面與水平面間的夾角，還需要額外的步驟和方法來檢測這個夾角。
現(xiàn)在，利用本發(fā)明所述的環(huán)形平臺平面度的檢測方法，可以通過一次檢測來檢測出環(huán)形平臺工件11的平面度及其水平狀態(tài)。具體步驟分為測量步驟和數(shù)據(jù)處理步驟，測量步驟為步驟1)、首先根據(jù)被測環(huán)件11的直徑和已有橋板的跨距的大小來決定把該環(huán)件11的工作面分成多段來檢測，最好分成4n段，其中n為自然數(shù)，在此實施例中，將其分為16段(n＝16，i＝0，1，2，...，16)共17個點，0點與16點是同一個點，分別代表環(huán)形測量位置的起點與止點，布點方式為單環(huán)布點，檢測點分布直徑φ＝1850毫米的圓周上；步驟2)、以環(huán)件11的每段弧所對應的先弦長361毫米調好橋板跨距；步驟3)、確定起測點位置和測量方向，在本實施例中，起測點為0點，測量方向為逆時針方向，當然，在測量中也可以選取其他點和其他方向，不限于本實施例；步驟4)、確定水平儀12的檔位，水平儀12可以是電子水平儀，也可以是其他任何合適的水平儀，用分度值為0.005毫米/米的一檔來進行測量。在整個測量過程中水平儀12都固定在橋板上，并且始終保持與橋板的相互位置不變，依次測完每一段，得到所需各段的水平儀12的讀數(shù)，并將該讀數(shù)寫入圖3所示的表格中，分別為a1，a2...，a16，用ai表示，其中，讀數(shù)值的單位是水平儀的格值。
在得到各段讀數(shù)之后，便可以對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，從而得到被測環(huán)件11的理想平面等參數(shù)。
為了方便說明，我們列出如圖3所示的數(shù)據(jù)處理表來表示這一過程，具體處理過程如下步驟(1).將表中第二列的數(shù)據(jù)ai依次進行累積，將累加得到的值∑ai填在對應的第三列，∑ai＝a1+...+ai，1≤i≤16。
步驟(2).求平均值 即選取的各測量點相對于全部累積值，計算各點所對應的平均值，將其填入表的第四列，a‾i=i*(Σan)/n,]]>其中n為整個環(huán)件11的測量分段數(shù)，n＝16；步驟(3).求差值，計算各測量點對應的讀數(shù)值ai與該點對應的平均值 之間的差值δi，將其填入表的第五列，δi=ai-a‾i;]]>步驟(4).坐標平移，由于通過前期所處理過的數(shù)據(jù)通常情況下是一個非對稱的數(shù)據(jù)，為了便于后面的處理工作，需要將前一步的數(shù)據(jù)進行坐標平移，使正、負數(shù)絕對值相等，符號相反。Y向坐標平移的值A由前述步驟3)中的數(shù)據(jù)處理的結果而得來A＝(δmax-δmin)/2-δmax，將表中第五列的數(shù)據(jù)與第六列的數(shù)據(jù)相加，得到平移坐標值yi，yi＝δi+A步驟(5).確定傾角，用α表示環(huán)件11與水平面間的傾角，由前述步驟4)中的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后得出。由于進行該步驟時還無法確定環(huán)件11的理想平面與水平面間的傾角，因此只能用前面所述的數(shù)據(jù)中的極大值來計算傾角，它是環(huán)件11與水平面間的最大夾角，即
αmax＝arcsin(ymax/R)，其中，R為檢測點分布的半徑，在此實施例中，R＝925mm；步驟(6).確定初相角，用Δ表示余弦函數(shù)的初相角，由于環(huán)件11的傾斜必然會導致出現(xiàn)最高點，因此利用數(shù)據(jù)處理中所出現(xiàn)的最大正值就可確定Δ值，其值為Δ＝j×(360°/n)，其中，j為表3中出現(xiàn)平移坐標值的最大正值的測量序號，在此實施例中，j＝7，再利用θi表示余弦函數(shù)的自變量，其值為θi＝i×(360°/n)步驟(7).在0≤a≤amax和Δ＝j×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變α和Δ的數(shù)值，根據(jù)公式Y＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)得到誤差值為最小時的Y值，從而確定了平面度評定的一個最理想平面，并計算出環(huán)件上各測量點的平面度誤差值，以及該最理想平面與水平面的夾角α的值。
在上述步驟(3)中，得到的各點數(shù)據(jù)δi是環(huán)件11上各測量點相對于某一水平面的偏差值。這些數(shù)據(jù)說明了環(huán)件11的各測量點相對于平行于水平面的某一平面的高低差異值，它能夠反應環(huán)件11在檢測時各測量點與水平面間的差異，但由于該數(shù)據(jù)還不是我們要求的環(huán)件11的平面度誤差，因此，還需要用其他步驟對數(shù)據(jù)進行進一步處理，找出環(huán)件11的最理想平面，從而得到各測量點相對于最理想平面的差異值，以最大正誤差與最大負誤差的絕對值之和為我們所求的環(huán)件11的平面度誤差值。
已知一個傾斜的平面度為零的理想環(huán)件上的各個點到水平面之間的距離，在以水平面為X軸，各點到水平面的垂直距離為Y軸的環(huán)件展開圖形上表現(xiàn)為一條余弦函數(shù)。在測量過程中，隨著起測點相對與最高點位置的不同而表現(xiàn)為初相不同的余弦函數(shù)。這就是評定環(huán)形工件平面度時所必須確定的被測平面的理想平面。
理想平面確定后，各個點到理想平面的距離就是其平面度誤差，以最大正誤差與最大負誤差的絕對值之和為環(huán)形工件的平面度誤差值。因此，通過分析，將環(huán)件11的理想平面曲線在二維坐標系下的展開圖形用函數(shù)式來表示Y＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)。
但是，上述步驟中有兩個方面需進一步計算。一是傾角α，由于在前述方法中使用的是測量數(shù)據(jù)中的最大值來確定α值，這實際上是忽略了該點的平面度誤差，把這一點視為理想平面的最高點，顯然這點還需進一步細化，但它卻可被認為是該環(huán)件11與水平面間的最大夾角，整個環(huán)件11的理想平面與水平面間的夾角應小于等于它。二是初相角Δ，由于平面度測量過程中是以局部點的數(shù)據(jù)代替整個環(huán)件11的數(shù)據(jù)，因此環(huán)件11的最高點完全有可能不在測量點上，但最高點通常也不會超出±×360°/n的范圍內(nèi)。正是因為這兩方面的原因，使得步驟(1)-步驟(6)得出的平面度誤差值并非該環(huán)件11的最小平面度誤差值，促使步驟(7)的出現(xiàn)。
步驟(7)是為了得出環(huán)件11的真實誤差值而改變α值和Δ值，使環(huán)件11的最大理想誤差值為最小?？梢圆捎枚喾N方法確定出環(huán)形工作面理想平面所對應的α值和Δ值，例如采用順序法、排列組合法或者其他任何合適的方法，采用個人計算機，工控機或其他合適的設備計算，從而確定出環(huán)形工作面的理想平面，確定出環(huán)件11的工作面與水平面的夾角α和環(huán)件11的工作面最高點所在的位置，確定出環(huán)件11的工作面各點相對于理想平面的最大正誤差與最大負誤差和整個工作面的平面度誤差值。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換的，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求的保護范圍當中。
權利要求
1.一種大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，其特征是包括如下步驟步驟1，根據(jù)被測環(huán)件的大小和橋板的跨距對環(huán)件進行分段、布點；步驟2，以劃分后的環(huán)件的每一段弧所對應的弦長調整橋板跨距；步驟3，確定起測點和測量方向；步驟4，用水平儀測量環(huán)件的每一段弧相對于起測點的平面度誤差值ai；步驟5，對上述參數(shù)進行依次累加，第1段為∑a1＝a1，第i段為∑al＝a1+...+ai；步驟6，對ai求平均值，a-i=i*(Σan)/n]]>，其中n為總分段數(shù)；步驟7，將各段所對應的al與平均值求差值，得到δl=al-a-l;]]>步驟8，計算坐標平移值A＝(δmax-δmin)/2-δmax，然后將其與平均值相加得到y(tǒng)i=A+a-i;]]>步驟9，確定最大傾角amax＝arcsin(ymax/R)，其中R為半徑；步驟10，確定初相角，Δ＝j×(360°/n)，其中j為yi為最大值處的序號i的值；步驟11，在0≤a≤amax和Δ＝j×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變α和Δ的數(shù)值，根據(jù)公式Y＝A+R*sinα*cos(θl+Δ)得到誤差值為最小時的Y值，從而得出最理想平面，并得到此理想平面與水平面的夾角α的值。
2.根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，其特征是在上述步驟1中，所述環(huán)件的分段數(shù)目為4n，其中n為自然數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，其特征是在上述步驟4中，所述水平儀固定在橋板上，并始終保持與橋板的相互位置不變，依次測量每一段，測量時根據(jù)上述布點和單一的方向逐點地測量被測表面。
4.根據(jù)權利要求3所述的大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，其特征是在上述步驟4中，所述水平儀是電子水平儀。
5.根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，其特征是在上述步驟3中，起測點為所布點中的任一點，測量方向為順時針方向或逆時針方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大型環(huán)形平臺平面度的檢測方法，包括如下步驟分段、布點；調整橋板跨距；確定起測點和測量方向；測量環(huán)件的平面度誤差值a
文檔編號G01B21/30GK1995911SQ20061009537
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權日2006年12月28日
發(fā)明者羅永興, 陳紅英, 張渝嘉 申請人:長安汽車(集團)有限責任公司