[发明专利]基于双传感器误差分离的细长内孔直径与圆柱度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双传感器误差分离的细长内孔直径与圆柱度测量方法。以标准环规作为校准件套装于双传感器测头，采用消一次谐波逼近法校准双传感器测头，将被测工件内孔套装于双传感器测头，沿内孔轴向和周向进行逐截面整周扫描测量，通过分别对两个传感器在每个截面的距离测量数据求取平均值并作差，实现对各截面处直线进给误差的计算与分离，再结合各截面的偏心误差分离，将最终处理后的测量数据转换到直角坐标系下，并在各截面的数据点中叠加入对应截面的偏心误差，从而还原出被测内孔的轮廓，采用最小二乘法求取内孔轮廓的直径，并利用圆柱度评价方法进行圆柱度计算。本发明能够实现单向电子测头的校准，并且有效地分离导轨直线进给误差和工件内孔各截面的偏心误差，大幅度提高细长内孔直径与圆柱度的检测精度。

技术领域

本发明属于在线测量技术领域，特别是一种基于双传感器误差分离的细长内孔直径与圆柱度测量方法。

背景技术

在对细长内孔的珩磨加工中，内孔直径与圆柱度误差是珩磨工艺的重要性能指标，为保证珩磨质量，需要对内孔进行圆柱度误差在线检测。细长内孔由于孔径小，常规的检测仪器无法伸入内孔，因此在工程界一直是一项技术难题。

目前对细长内孔的圆柱度检测大都采用圆柱度仪或气动量仪。然而圆柱度仪常用于实验室的圆柱度检测，无法实现生产线上的在线检测；而气动量仪虽能满足在线检测的要求，但是其测量方法以近似测量为主，其圆柱度评定方法不符合国家标准。因此需要研制一种高精度的细长内孔直径与圆柱度在线测量方法，实现对细长内孔直径与圆柱度的方便快速测量，同时确保精度要求。

基于误差分离的圆柱度在线测量方法近年来越来越受到广大研究者的关注。在细长内孔圆柱度在线检测过程中，检测仪器的主轴回转误差、导轨的直线进给误差以及工件内孔的偏心误差是圆柱度检测过程中的三大误差源。国防科技大学的王世民(超精密加工在线检测与误差补偿的理论与方法.国防科技大学学报[J].1994,12(2):8～14)提出结合两点法直线度误差分离技术和三点法圆度误差分离技术来实现圆柱度误差的在线测量，两点法直线度误差分离技术通过轴向分布的两个传感器结合离散傅里叶变换来实现母线直线度误差的分离，该方法虽然同时考虑了被测工件的截面圆度误差和母线直线度误差，但其认为圆柱度误差就是截面圆度误差与母线直线度误差之和，缺乏相应的理论依据。

有的内孔圆柱度误差测量是在测头沿轴向分布的三个横截面内均对称布置了两个电子位移传感器，通过采用两点法分离回转误差的同时避免了因轴向进给而引入的导轨直线运动误差，但是由于截面数较少，一定程度上影响了测量精度，且无法适应各种不同长度的内孔。

还有的内孔圆柱度误差测量利用两个相互垂直的光电传感器检测准直激光光斑位置的偏移，分离出由导轨直线度误差和运动误差引起的双测头平移和倾斜量，进而对测得的内孔轮廓数据进行修正，该测量方法基于光电检测技术，通过误差补偿可达到较高的测量精度，但由于测量的实现原理和装置较为复杂，仅适用于有较大容纳空间的大尺寸内孔测量。

随着回转台精度的提高，部分回转台的回转误差已远小于被测对象的公差，选取高精度的回转工作台可以将回转误差予以忽略。因此，测量系统的测量误差主要来源归结到导轨直线进给误差和工件内孔的偏心误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于双传感器误差分离的细长内孔直径与圆柱度测量方法。本发明通过两个接触式电子位移传感器采集内孔数据，实时计算并分离导轨直线进给误差和工件内孔的偏心误差，从而提高测量精度。

本发明创造的具体技术方案如下：

所述方法采用双传感器测头，双传感器测头安装在可沿导轨运动的竖直升降机构上，方法包括以下步骤：

(1)以标准环规作为校准件套装于双传感器测头，采用消一次谐波逼近法校准双传感器测头；