[发明专利]一种测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置及方法

权利要求书

1.一种测量波形唇油封模芯唇口波形误差的测量装置的使用方法，所述测量装置包括底板、定位夹紧装置、测量调节装置和电子放大镜装置，定位夹紧装置和测量调节装置相对设置在底板上表面；所述测量调节装置包括依次连接的导板转动装置、探针伸缩装置、探针旋转装置和探针，电子放大镜装置连接在探针伸缩装置前端并对准探针，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)建立测量坐标系

首先建立测量装置的坐标系，以摆动导板基准面的中线与导板转轴轴线的交点为原点o，以垂直底板向上方向为y轴正向，以导板转轴轴线远离定位夹紧装置的方向为z轴正向，利用右手定则确定x轴方向，建立测量坐标系o-xyz；

(2)测量装置初始化

旋转摆动导板使摆动导板背面中线与旋转固定台上的基准线对齐，此时摆动导板与底板垂直；旋转探针使探针固定轴上的基准线与导柱端面的基准线对齐，此时探针轴线与摆动导板基准面的中线平行；分别控制探针伸缩装置沿摆动导板上下滑动和探针伸缩装置的横向伸缩运动，使探针伸缩装置沿摆动导板到达最底端且探针伸缩装置的的导柱收缩至最短；在整个测量装置处在初始化状态时，两个角度传感器的读数都为0，两个拉线直线传感器的拉线长度变化量也都为0，探针固定轴轴线到坐标系原点o的距离为ρ，探针轴线到摆动导板基准面的距离为Z,探针顶端到探针固定轴轴线的长度为L，同时规定摆动导板沿导板转轴轴线顺时针旋转时转角为正，逆时针旋转时转角为负；探针相对初始位置顺时针旋转时转角为正，逆时针旋转时转角为负；

(3)测量点的坐标获取

首先确定总的测量点数，为保证测量精度，在油封模芯唇口的一个波形周期中需要有8-10个测量点，根据油封模芯中波形的周期数来确定总的测量点个数n；

通过定位夹紧装置正确夹紧油封模芯，使模芯轴线与定位夹紧装置中心线重合；首先松动旋转固定台上的紧固螺栓，旋转摆动导板到适当位置后固定，再依次调节探针伸缩装置沿摆动导板上下滑动和探针伸缩装置的横向伸缩运动，使探针靠近油封模芯唇口的测量点附近；然后调节电子放大镜使其对准探针顶端，通过电脑观察所呈放大图像，依次调节探针伸缩装置的横向伸缩运动和探针旋转装置的旋转运动，使探针与油封模芯唇口的测量点刚好接触，此时读取传感器数据，摆动导板与y轴正向之间的角度为α₁，摆动导板上的拉线直线传感器的拉线长度变化量为ρ’₁，导套上的拉线直线传感器的拉线长度变化量为Z₁’，探针相对初始位置旋转角度为β₁，记录下第一个测量点的数据，重复上述动作直至完成所有测量点的测量；

上述读取的仅仅是传感器本身的反馈数据，需要对数据进行整理计算，得到测量点在测量坐标系o-xyz下的坐标值；所以在第一测量点中，导套中心线到原点o的距离为ρ₁，其中：

ρ₁＝ρ+ρ′₁          (Ⅰ)

探针轴线到摆动导板基准面的距离为Z₁，其中：

Z₁＝Z+Z′₁            (Ⅱ)

则探针顶端(即测量点)的坐标为(X₁,Y₁,Z₁)，其中

采用上述方法计算出所有测量点的坐标值，得到测量点集{V_i}(i＝1,…,n)；

(4)油封模芯唇口波形曲线的插值计算

根据测量点集{V_i}(i＝1,…,n)，利用三次均匀B样条插值原理反求出闭合波形曲线的控制点集{P_j}(j＝1,2…,n+2)，三次均匀B样条曲线方程为：

式中B_j,3(t)为三次均匀B样条基函数，由曲线方程(Ⅳ)可得到由多个光滑的曲线段连接形成的闭合的唇口波形曲线；

(5)油封模芯唇口的波形误差计算

在测量坐标系中以原点o为基准绘出理想波形曲线，由测量点得到的唇口波形曲线与理想波形曲线在同一坐标系下的不同位置，利用坐标变换原理，将由测量点得到的唇口波形曲线调整到与理想波形曲线在同一基准位置下，利用均分参数在由测量点得到的唇口波形曲线上取点，为保证精度，在每段曲线上取4-6个点，得到点列{G₁,G₂,…,G_m}(m为总的取点个数)，计算每一点到理想波形曲线的最短距离，得到误差参数系列{H₁,H₂,…,H_m}，绘出误差曲线，可以看出波形误差的变化趋势，其中最大值H_max则为最大波形误差。