[发明专利]一种直柄型麻花钻三维测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开一种直柄型麻花钻三维测量装置及其测量方法，可用于直柄麻花钻同轴度误差和径向跳变量的测量。测量装置包括：激光扫描装置、旋转装置、控制装置和PC机；旋转装置水平夹持固定直柄麻花钻柄部，控制模块控制电机驱动旋转台带动直柄麻花钻绕旋转台轴心旋转，旋转过程中，控制模块同步触发激光扫描装置采集直柄麻花钻轴向轮廓数据；根据所提出的系统调校方法进行装置调校及系统参数标定，根据所提出的测量方法对直柄麻花钻轮廓进行三维重构，用于直柄麻花钻同轴度误差和径向跳变量的测量；本发明采用光机电一体化技术，测量精度高、鲁棒性强，解决了现有技术中的直柄麻花钻三维测量效率低下、精度差的问题。

技术领域

本发明涉及直柄型麻花钻测量技术领域，具体是一种直柄型麻花钻三维测量装置及其测量方法。

背景技术

在机械加工中钻孔是一个非常重要的环节，钻头的质量好坏直接影响加工生产过程中被加工件的质量、效率和成本。同轴度误差及径向跳变量是评价麻花钻质量的重要参考标准。当前，传统上，多使用V型支架、钢球加杠杆百分表或偏摆仪等专用检具及组合辅具的测量方法，该方法依据手工旋转麻花钻、人眼观测百分表或偏摆仪的方式，效率低、精度差，且依赖于操作人员熟练程度；此外，三维坐标测量机CMM(Coordinate MeasuringMachine)是一种常见的接触式的测量方法，可用于形位参数测量，该方法精确高、稳定性强，但在采样点数大时，效率较低，且需要专业人员进行操作。

针对机械工件的同轴度误差、跳变量的测量，国内外专家学者展开了重点研究。Yongmeng Liu等(A coaxiality measurement method by using three capacitivesensors,Precision Engineering,2019,141:127-136)提出一种基于三电容式传感器的同轴度测量方法，用于悬浮线圈与外磁轭之间的同轴度误差测量，通过分析误差源，建立了三电容传感器输出与同轴度误差之间的理论模型。Xin Jin等(Coaxiality detectionmethod with non-adjustment for installation errors[J],International journalof nanomanufacturing,2020,16(3):273-286)提出了一种基于装配位置的同轴度测量方法，可用于自动补偿装配安装误差。Zhemin Tang等(Coaxiality evaluation based ondouble material condition,Measurement,2019,141:287-295)研究了一种同轴度耐受性评估模型用于工件可组装性的评估，通过分析了真实测量仪的采集的几何形状信息，建立虚拟测量仪模型进行同轴度评定，该方法具有较好的适应性。Zhong Chai等(Non-contactmeasurement method of coaxiality for the compound gear shaft composed ofbevel gear and spline[J],Measurement,2021,168:108453)提出了一种针对复合齿轮同轴度误差测量的方法，利用激光位移传感器获取测量对象截面轮廓线，分离齿轮的顶点数据，采用圆拟合法拟合横截面中心，再结合粒子群优化算法拟合样条曲线获取参考轴心，通过计算齿轮轴线与样条曲线轴线的距离实现同轴度误差的测量。Z.Q.Liang等(NewMeasurement Method for Spline Shaft Rolling Performance Evaluation usingLaser Displacement Sensor,Chinese Journal of Mechanical Engineering,2018,31:1-9)提出了一种基于激光位移传感器的非接触测量原型，用于样条轴滚动性能的自动评估。佟金等(基于CCD的大型台阶轴锻件同轴度测量[J].吉林大学学报(工学版),2013,43(3):948-950)研究了一套基于CCD的锻件集合尺寸测量系统，可在线测量最大直径500mm、最小直径为1.5mm台阶轴的同轴度误差，大大提高了生产效率。颜敏炜等(采用激光传感器的同轴度检测技术研究[J].西安交通大学学报,2017,51(10):27-32)针对车桥减速器桥壳轴承孔的同轴度检测问题，设计了一种基于二维激光位移传感器的同轴度检测装置，该方法具有快速便捷、检测精度高等特点，为企业同轴度测量问题提供了指导。吕乃光等(大型机械零部件孔同轴度测量技术研究[J].光电子·激光,2017,12(7):694-696)提出了一种测量大型机械零部件孔同轴度的方法，采用单模光纤尾纤半导体激光器作光源的激光准直系统为测量提供稳定的基准线，同轴度由多个截面的光斑中心坐标值和圆周采样数据按一定的算法计算获得，该方法具有良好的稳定性和准直精度。张瑛玮等(基于二维激光位移传感器同轴度测量方法研究[J].激光与红外,2014,44(12):1335-1338)采用二维激光位移传感器测量空心圆柱体内表面同轴度，并给出了根据圆柱内表面直径选取二维激光位移传感器的方法及设计技巧，为工业生产提供了一定的指导。