大型分體式螺母柱共面度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大型異面曲面的檢測技術(shù)，其公開了一種大型分體式螺母柱共面度檢測方法，對分體式螺母柱的共面度進行準確、有效檢測。該方法包括：設(shè)置測量基準，建立螺母柱工件統(tǒng)一坐標系，使用測量設(shè)備的掃描功能，在統(tǒng)一坐標系下分別對左右兩側(cè)螺紋件上對應(yīng)的螺旋面進行采點，得到被測螺旋面上特征點的三維坐標值；對三維坐標值進行預(yù)處理，利用三維建模軟件構(gòu)造實際螺旋面，根據(jù)實際螺紋面與標準螺紋面計算單個螺旋面的共面度和分體式螺母柱的共面度。本發(fā)明適用于大型異面曲面的共面度檢測。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及大型異面曲面的檢測技術(shù)，具體的說，是涉及一種大型分體式螺母柱 共面度檢測方法。 大型分體式螺母柱共面度檢測方法

【背景技術(shù)】
[0002] 對于一般尺寸的螺紋，在進行整體加工后，影響螺紋旋合、配合質(zhì)量的主要參數(shù) 為：中徑、螺距、牙型半角，這類工件在檢測時，通常要求在圓周上均勻分布的四個位置進行 檢測。而對于大型的螺母工件（如：三峽升船機螺母柱），由于加工能力限制，通常設(shè)計為分 體式，即加工過程按分體加工，將多件螺母件通過連接件、固定件組合后，再形成整體螺母。 對于這種大型的螺母工件，除了要保證單件螺母片的加工質(zhì)量，更重要是保證在組合后，各 片螺母之間的相互位置和螺紋面的共面度。
[0003] 以三峽升船機螺母柱的拼裝為例，在廠內(nèi)采用臥式拼裝的方式，每批參與拼裝的 螺母柱為3節(jié)，共6片螺母片（螺紋件），如圖1所示，6片螺母片組合為一段長為約15米、 小徑為1. 365米、螺距為0. 45米的螺母柱；為提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，每片螺紋件均采 用相同的結(jié)構(gòu)和尺寸，單片螺紋件的螺距參數(shù)可以使用三坐標測量機等設(shè)備進行檢測。組 合時，左、右兩側(cè)的螺紋件在長度方向上的起始位置需錯過1/2個螺距的長度（0. 225米）， 為保證安裝精度，每側(cè)螺紋件上均設(shè)計了基準面1、基準2。安裝時，首先分別將左右兩邊3 節(jié)螺母片基準面1的平面度調(diào)整至要求，再將起始位置差〇. 225米，保證斜面1與4共面、 斜面2與3共面，在齒頂園軸線同軸度調(diào)整完成后，需要進行螺旋面共面度和節(jié)間螺距的檢 測。
[0004] 傳統(tǒng)技術(shù)中還沒有一種有效的檢測方式對分體式螺母柱共面度進行檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出一種大型分體式螺母柱共面度檢測方法，對 分體式螺母柱的共面度進行準確、有效檢測。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：大型分體式螺母柱共面度檢測方法， 包括如下步驟：
[0007] a、在分體式螺母柱的左右兩側(cè)螺紋件上分別設(shè)置基準面1、基準2、基準面3,所述 基準面1為單側(cè)螺紋件的側(cè)面基準，所述基準2為單側(cè)螺紋件的齒頂圓柱軸線基準，所述基 準面3為單側(cè)螺紋件的端面基準；
[0008] b、建立螺母柱工件統(tǒng)一坐標系：分別在左右兩側(cè)螺紋件的基準2上采點，使用測 量軟件擬合得到螺母柱齒頂圓柱軸線，并以此作為統(tǒng)一坐標系的第一軸；在左側(cè)或右側(cè)螺 紋件的基準面1上采點，使用測量軟件擬合平面，并以該平面的法線作為統(tǒng)一坐標系的第 二軸，坐標系的原點建立在螺母柱齒頂圓柱軸線與基準面3的交點上；
[0009] C、使用測量設(shè)備的掃描功能，在統(tǒng)一坐標系下分別對左右兩側(cè)螺紋件上對應(yīng)的螺 旋面進行采點，得到被測螺旋面上特征點的三維坐標值；
[0010] d、對得到的特征點的三維坐標值進行預(yù)處理；
[0011] e、使用三維建模軟件對經(jīng)過預(yù)處理后的三維坐標值進行分析，并構(gòu)造出螺紋件的 實際螺旋面；
[0012] f、計算單個螺旋面共面度：在單個實際螺旋面上選取最大值測量點和最小值測量 點，所述最大值測量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凸出程度最大的點，所述最小 值測量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凹陷程度最大的點；計算最大值測量點與標 準螺旋面上對應(yīng)點之間的差值A(chǔ)，計算最小值測量點與標準螺旋面上對應(yīng)點之間的差值B， 通過計算A與B之間的差值獲得該螺旋面的共面度；
[0013] g、計算螺母柱的共面度：對構(gòu)造出來的所有的實際螺旋面進行分析，在各個實際 螺旋面的最大值測量點中選取一個最大值C，并在各個實際螺旋面的最小值測量點中選取 一個最小值D，通過計算C與D之間的差值獲得螺母柱的共面度。
[0014] 需要說明的是，本方案中的A、C均為正值，C、D均為負值。
[0015] 進一步，步驟c中，所述測量設(shè)備為激光掃描儀或白光掃描儀。
[0016] 進一步，步驟d中，所述對得到的特征點的三維坐標值進行預(yù)處理包括：將得到的 特征點按統(tǒng)計學(xué)的方法進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除測量異常值。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：通過測量數(shù)據(jù)采集和分析處理，得到大型分體式螺母柱螺 旋面的共面數(shù)據(jù)，可以指導(dǎo)螺母柱的裝配，保證螺母柱裝配后能正確旋合，技術(shù)指標符合要 求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為6片螺母片組合成的螺母柱示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明中的共面度檢測方法流程圖。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明旨在提出一種大型分體式螺母柱共面度檢測方法，對分體式螺母柱的共面 度進行有效檢測。下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的方案作進一步的描述。
[0021] 以測量三峽升船機的螺母柱共面度為例，由于拼裝后的螺紋接觸面為空間曲面， 要準確測量共面度，必須先獲得螺紋接觸面的實際輪廓。對于實際輪廓的測量，歸結(jié)為單點 測量和掃描測量兩種方式，測量點數(shù)的多少，將直接影響到最終輪廓的精度，為了保證實際 輪廓測量的精度，必須選擇具有連續(xù)掃描測量功能的設(shè)備進行點云數(shù)據(jù)采集。此類設(shè)備如： 激光跟蹤儀掃描測頭、白光掃描、激光掃描、等設(shè)備。具體設(shè)備的選用，要考慮螺母柱內(nèi)測量 空間的大小、測量設(shè)備的有效測量范圍（最短測量距離）和設(shè)備的測量精度。
[0022] 具體測量方式如圖2所示，其包括以下實現(xiàn)步驟：
[0023] 步驟1、設(shè)置測量基準：在分體式螺母柱的左右兩側(cè)螺紋件上分別設(shè)置基準面1、 基準2、基準面3 (參見圖1)，所述基準面1為單側(cè)螺紋件的側(cè)面基準，所述基準2為單側(cè)螺 紋件的齒頂圓柱軸線基準，所述基準面3為單側(cè)螺紋件的端面基準；
[0024] 步驟2、建立螺母柱工件統(tǒng)一坐標系：分別在左右兩側(cè)螺紋件的6片螺母柱齒頂圓 柱（基準2)上采點，使用測量軟件擬合得到螺母柱齒頂圓柱軸線，并以此作為統(tǒng)一坐標系 的第一軸；在左側(cè)或右側(cè)螺紋件的基準面1上采點，使用測量軟件擬合平面，并以該平面的 法線作為統(tǒng)一坐標系的第二軸，坐標系的原點建立在螺母柱齒頂圓柱軸線與基準面3的交 點上；
[0025] 步驟3、使用測量設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集：使用測量設(shè)備的掃描功能，在統(tǒng)一坐標系下 分別對左右兩側(cè)螺紋件上對應(yīng)的螺旋面進行采點，得到被測螺旋面上特征點的三維坐標 值；
[0026] 步驟4、對三維坐標值進行預(yù)處理：為保證測量數(shù)據(jù)的準確性，可以將得到的特征 點按統(tǒng)計學(xué)的方法進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除測量異常值；
[0027] 步驟5、構(gòu)造實際螺紋面：利用geomegic、qualify、imageware、UG等三維建模軟件 進行結(jié)構(gòu)分析，構(gòu)造實際螺旋面。
[0028] 步驟6、根據(jù)實際螺紋面與標準螺紋面計算相應(yīng)參數(shù)：
[0029] 關(guān)于單個螺旋面共面度的計算：在單個實際螺旋面上選取最大值測量點和最小值 測量點，所述最大值測量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凸出程度最大的點，所述 最小值測量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凹陷程度最大的點；計算最大值測量點 與標準螺旋面上對應(yīng)點之間的差值A(chǔ)(即將實際螺旋面上凸出程度最大的點與標準螺旋面 上對應(yīng)點比較，該比較值為一個正值），計算最小值測量點與標準螺旋面上對應(yīng)點之間的 差值B(即將實際螺旋面上凹陷程度最大的點與標準螺旋面上對應(yīng)點進行比較，該比較值 為一個負值），通過計算A與B之間的差值獲得該螺旋面的共面度；
[0030] 關(guān)于螺母柱共面度的計算：在全程范圍內(nèi)對構(gòu)造出來的所有的實際螺旋面進行分 析，在各個實際螺旋面的最大值測量點中選取一個最大值C(即該點為在所有實際螺旋面 中與標準螺旋面的對應(yīng)點相比凸出程度最大的點，該點與標準螺旋面上對應(yīng)點進行比較的 比較值也為一個正值），并在各個實際螺旋面的最小值測量點中選取一個最小值D (即該點 為所有實際螺旋面中與標準螺旋面的對應(yīng)點相比凹陷程度最大的點，該點與標準螺旋面上 對應(yīng)點進行比較的比較值也為一個負值），通過計算C與D之間的差值獲得螺母柱的共面 度。
[0031] 此外，本申請中還給出了螺距的測量方式：單節(jié)的螺距可以在三坐標測量機等設(shè) 備上進行測量，拼接后節(jié)間螺距的測量，由于長度尺寸大，只能使用便攜式設(shè)備進行測量。 節(jié)間螺距的計算是在前述方法構(gòu)造出實際螺旋面后，根據(jù)螺距的定義，在相鄰的兩節(jié)螺距 上，分別選取靠端部的兩個牙型，計算出中徑圓柱，再計算對應(yīng)兩點間的軸向距離。
【權(quán)利要求】
1. 大型分體式螺母柱共面度檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： a、 在分體式螺母柱的左右兩側(cè)螺紋件上分別設(shè)置基準面1、基準2、基準面3,所述基準 面1為單側(cè)螺紋件的側(cè)面基準，所述基準2為單側(cè)螺紋件的齒頂圓柱軸線基準，所述基準面 3為單側(cè)螺紋件的端面基準； b、 建立螺母柱工件統(tǒng)一坐標系：分別在左右兩側(cè)螺紋件的基準2上采點，使用測量軟 件擬合得到螺母柱齒頂圓柱軸線，并以此作為統(tǒng)一坐標系的第一軸；在左側(cè)或右側(cè)螺紋件 的基準面1上采點，使用測量軟件擬合平面，并以該平面的法線作為統(tǒng)一坐標系的第二軸， 坐標系的原點建立在螺母柱齒頂圓柱軸線與基準面3的交點上； c、 使用測量設(shè)備的掃描功能，在統(tǒng)一坐標系下分別對左右兩側(cè)螺紋件上對應(yīng)的螺旋面 進行采點，得到被測螺旋面上特征點的三維坐標值； d、 對得到的特征點的三維坐標值進行預(yù)處理； e、 使用三維建模軟件對經(jīng)過預(yù)處理后的三維坐標值進行分析，并構(gòu)造出螺紋件的實際 螺旋面； f、 計算單個螺旋面共面度：在單個實際螺旋面上選取最大值測量點和最小值測量點， 所述最大值測量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凸出程度最大的點，所述最小值測 量點為該實際螺旋面上與標準螺旋面相比凹陷程度最大的點；計算最大值測量點與標準螺 旋面上對應(yīng)點之間的差值A(chǔ)，計算最小值測量點與標準螺旋面上對應(yīng)點之間的差值B，通過 計算A與B之間的差值獲得該螺旋面的共面度； g、 計算螺母柱的共面度：對構(gòu)造出來的所有的實際螺旋面進行分析，在各個實際螺旋 面的最大值測量點中選取一個最大值C，并在各個實際螺旋面的最小值測量點中選取一個 最小值D，通過計算C與D之間的差值獲得螺母柱的共面度。
2. 如權(quán)利要求1所述的大型分體式螺母柱共面度檢測方法，其特征在于，步驟c中，所 述測量設(shè)備為激光掃描儀或白光掃描儀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的大型分體式螺母柱共面度檢測方法，其特征在于，步驟d 中，所述對得到的特征點的三維坐標值進行預(yù)處理包括：將得到的特征點按統(tǒng)計學(xué)的方法 進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除測量異常值。
【文檔編號】G01B21/30GK104061897SQ201410326801
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】史蘇存, 吳曉云, 段玲, 石小兵 申請人:二重集團（德陽）重型裝備股份有限公司, 中國長江三峽集團公司