本發(fā)明涉及零件內(nèi)孔測量的，具體涉及一種零件內(nèi)孔的測量方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、激光內(nèi)孔測量技術(shù)用于檢測機械零件上內(nèi)孔的加工精度，該類方案在工業(yè)制造和維修中具有重要作用，尤其是在需要精確測量孔內(nèi)幾何形狀的領(lǐng)域，如航空航天和汽車工業(yè)。激光內(nèi)孔測距是利用激光技術(shù)對孔內(nèi)表面進行精確測量的過程。其原理是發(fā)射激光束通過光學(xué)系統(tǒng)進入孔內(nèi)，激光束照射到孔壁后反射回傳感器，傳感器捕捉到反射光并通過相位差或時間延遲等方式計算出激光傳播的距離。該技術(shù)的優(yōu)點在于其高精度和非接觸式測量能力，能夠在不接觸孔壁的情況下實現(xiàn)高分辨率的測量。這使得激光內(nèi)孔測距特別適合于測量難以通過量具接觸或易受損的內(nèi)孔。激光系統(tǒng)可以迅速捕捉數(shù)據(jù)，并實時生成測量結(jié)果，極大地提高了測量效率和質(zhì)量控制水平。以等徑孔測量為例，該類孔在其長度方向具有相同的直徑，目前的技術(shù)手段在實施激光測孔前，需要對零件或等徑孔進行校準，校準過程耗時耗力，且校準誤差直接影響了等徑孔的測量精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決如何對等徑孔進行準確測量的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種零件內(nèi)孔的測量方法和系統(tǒng)，提高了等徑孔的測量精度。所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種零件內(nèi)孔的測量方法，應(yīng)用于對零件上的等徑孔實施微米級精度測量；方法包括：

3、自由移動第一激光測頭至等徑孔內(nèi)的徑向測量位置，其中，設(shè)有等徑孔的零件經(jīng)定位裝置固定，以使第一激光測頭沿孔徑向發(fā)射的測距激光與孔軸線的垂直偏差處于預(yù)設(shè)范圍；

4、控制第一激光測頭在徑向測量位置對等徑孔執(zhí)行徑向粗測任務(wù)，以獲得等徑孔的預(yù)估內(nèi)徑；

5、根據(jù)預(yù)估內(nèi)徑控制第一激光測頭以對應(yīng)的精測轉(zhuǎn)動步距對等徑孔執(zhí)行周向精測任務(wù)，以獲得表征為橢圓輪廓的周向數(shù)據(jù)集，其中，預(yù)估內(nèi)徑與精測轉(zhuǎn)動步距呈反比例變化關(guān)系；

6、對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理，以將橢圓輪廓的短半軸確定為等徑孔的實測半徑。

7、在一種可選的實施例中，控制第一激光測頭在徑向測量位置對等徑孔執(zhí)行徑向粗測任務(wù)，以獲得等徑孔的預(yù)估內(nèi)徑，包括：

8、根據(jù)徑向粗測任務(wù)中所配置數(shù)據(jù)，確定徑向粗測任務(wù)的徑向測距次數(shù)和對應(yīng)的粗測轉(zhuǎn)動步距，其中，徑向測距次數(shù)為大于或等于3的正整數(shù)，粗測轉(zhuǎn)動步距所表征的轉(zhuǎn)動角度大于預(yù)設(shè)角度，以使徑向粗測任務(wù)的角度測量范圍大于或等于120°；

9、根據(jù)徑向測距次數(shù)和粗測轉(zhuǎn)動步距，控制第一激光測頭在徑向測量位置沿等徑孔的徑向進行多點測距，以獲得每個測量點的測量距離；

10、根據(jù)所有測量距離的均值，確定等徑孔的預(yù)估內(nèi)徑。

11、在一種可選的實施例中，獲得每個測量點的測量距離之后，方法還包括：

12、判斷每個測量點的測量距離是否小于距離閾值；

13、若是，則控制第一激光測頭在等徑孔內(nèi)徑向移動，以使第一激光測頭處于執(zhí)行周向精測任務(wù)的徑向目標區(qū)域，其中，徑向目標區(qū)域為第一激光測頭與等徑孔的任意徑向距離均大于預(yù)設(shè)值的區(qū)域。

14、在一種可選的實施例中，周向精測任務(wù)的測距方式為相位測距方式；根據(jù)預(yù)估內(nèi)徑控制第一激光測頭以對應(yīng)的精測轉(zhuǎn)動步距對等徑孔執(zhí)行周向精測任務(wù)之前，方法還包括：

15、根據(jù)徑向粗測任務(wù)所獲得的數(shù)據(jù)，確定零件經(jīng)定位裝置固定的偏斜等級；

16、在偏斜等級大于等級閾值且預(yù)估內(nèi)徑大于內(nèi)徑閾值時，配置周向精測任務(wù)為雙波長激光測距；

17、在偏斜等級小于或等于等級閾值，或預(yù)估內(nèi)徑小于或等于內(nèi)徑閾值時，配置周向精測任務(wù)為單波長激光測距。

18、在一種可選的實施例中，對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理，包括：

19、在周向數(shù)據(jù)集為單波長激光測距所得出的數(shù)據(jù)集時，將單波長激光測距的周向數(shù)據(jù)集中每個測量距離和對應(yīng)的方向角輸入橢圓輪廓的解析模型；

20、將解析模型在單波長激光測距所解析的第一短半軸，確定為等徑孔在單波長激光測距的實測半徑；

21、在周向數(shù)據(jù)集為雙波長激光測距所得出的數(shù)據(jù)集時，將雙波長激光測距的周向數(shù)據(jù)集中兩種波長的測量距離和對應(yīng)的方向角，依次輸入橢圓輪廓的解析模型；

22、根據(jù)解析模型對兩種波長下測量距離和方向角的解析結(jié)果，獲得第二短半軸和第三短半軸；

23、根據(jù)第二短半軸和第三短半軸，獲得等徑孔在雙波長激光測距的實測半徑。

24、在一種可選的實施例中，根據(jù)第二短半軸和第三短半軸，獲得等徑孔在雙波長激光測距的實測半徑，包括：

25、根據(jù)第二短半軸和第三短半軸中基于長波長所對應(yīng)的短半軸，確定出實測半徑的十微米級至毫米級數(shù)值；

26、根據(jù)第二短半軸和第三短半軸中基于短波長所對應(yīng)的短半軸，確定出實測半徑的微米級數(shù)值。

27、在一種可選的實施例中，自由移動第一激光測頭至等徑孔內(nèi)的徑向測量位置之前，方法還包括：

28、確定等徑孔為非通孔結(jié)構(gòu)時，控制第二激光測頭對等徑孔執(zhí)行軸向測距任務(wù)，以獲得等徑孔的孔底位置和孔口位置；

29、將孔底位置至孔口方向的第一區(qū)域，以及孔口位置至孔深方向的第二區(qū)域，配置為第一激光測頭實施自由移動的禁停區(qū)域。

30、在一種可選的實施例中，對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理之后，方法還包括：

31、控制定位裝置將零件繞其孔軸線轉(zhuǎn)動多個角度，并在每個角度下執(zhí)行周向精測任務(wù)和數(shù)據(jù)解析處理，以獲得每個角度下的實測半徑；

32、根據(jù)所有的實測半徑，輸出等徑孔的徑向圓跳動。

33、在一種可選的實施例中，對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理之后，方法還包括：

34、控制第一激光測頭沿等徑孔的軸向方向移動第三預(yù)設(shè)距離，并再次執(zhí)行周向精測任務(wù)，以再次獲得等徑孔的實測半徑；

35、根據(jù)初次獲得的實測半徑和再次獲得的實測半徑，輸出等徑孔的錐度測量結(jié)果。

36、第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種零件內(nèi)孔的測量系統(tǒng)，應(yīng)用于對零件上的等徑孔實施微米級精度測量；系統(tǒng)包括：

37、定位裝置，用于對設(shè)有等徑孔的零件進行固定，以使第一激光測頭沿孔徑向發(fā)射的測距激光與孔軸線的垂直偏差處于預(yù)設(shè)范圍；

38、測量裝置，用于控制其第一激光測頭自由移動至等徑孔內(nèi)的徑向測量位置；控制第一激光測頭在徑向測量位置對等徑孔執(zhí)行徑向粗測任務(wù)，以獲得等徑孔的預(yù)估內(nèi)徑；根據(jù)預(yù)估內(nèi)徑控制第一激光測頭以對應(yīng)的精測轉(zhuǎn)動步距對等徑孔執(zhí)行周向精測任務(wù)，以獲得表征為橢圓輪廓的周向數(shù)據(jù)集，其中，預(yù)估內(nèi)徑與精測轉(zhuǎn)動步距呈反比例變化關(guān)系；對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理，以將橢圓輪廓的短半軸確定為等徑孔的實測半徑。

39、本發(fā)明具有如下有益效果：

40、本發(fā)明的技術(shù)方案將第一激光測頭自由移動至等徑孔內(nèi)的徑向測量位置，由于設(shè)有等徑孔的零件經(jīng)定位裝置固定，第一激光測頭沿孔徑向發(fā)射的測距激光與孔軸線的垂直偏差處于預(yù)設(shè)范圍，能夠通過激光方式準確測距；在控制第一激光測頭在徑向測量位置對等徑孔執(zhí)行徑向粗測任務(wù)后，可以獲得等徑孔的預(yù)估內(nèi)徑；再根據(jù)預(yù)估內(nèi)徑控制第一激光測頭以對應(yīng)的精測轉(zhuǎn)動步距對等徑孔執(zhí)行周向精測任務(wù)，以獲得表征為橢圓輪廓的周向數(shù)據(jù)集，預(yù)估內(nèi)徑與精測轉(zhuǎn)動步距呈反比例變化關(guān)系，所采用的精測轉(zhuǎn)動步距適用預(yù)估內(nèi)徑的等徑孔測量，周向數(shù)據(jù)集所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)量能夠保障等徑孔被準確測量；在對周向數(shù)據(jù)集進行解析處理后，將橢圓輪廓的短半軸確定為等徑孔的實測半徑。該技術(shù)方案對等徑孔測量時，垂直偏差處于預(yù)設(shè)范圍可以保障激光測距方式的實施精度；由于無需對零件進行裝夾校準，消除了校準精度對測量結(jié)果的影響，所采用的精測轉(zhuǎn)動步距能夠適用于微米級的測量精度要求，從多個維度進行測量精度控制，進而使等徑孔的測量精度能夠達到微米級要求。同時，由于測量過程無需對零件進行裝夾校準，兼顧了等徑孔的測量效率。