[发明专利]一种直柄麻花钻同轴度误差测量方法

说明书

本发明公开一种直柄麻花钻同轴度误差的测量方法。通过线激光轮廓仪扫描获取直柄麻花钻轮廓数据，首先，采用基于高斯混合模型的方法进行直柄麻花钻点云分类，实现刃背点云数据的检测与提取；其次，采用正交合成构造直柄麻花钻实际轴线轮廓，并定位出轴线最大偏差位置；最后，通过最小二乘圆法拟合最大偏差位置处及柄部基准位置处轴心，以精确计算同轴度误差，该方法有效地解决了直柄麻花钻同轴度误差测量中效率低、精度差的问题。

技术领域

本发明涉及直柄麻花钻同轴度误差测量技术领域，具体是一种通过高斯混合模型和正交合成实现直柄麻花钻同轴度误差测量的方法。

背景技术

同轴度误差是常见的形位公差，具体是指实际轴线偏离标准轴线最小包络圆柱体的直径，它是评估麻花钻质量和安全性能的重要标准。当前，同轴度测量的方法有许多，可分为接触式和非接触式两类。接触式测量方法包括：(1)芯轴加杠杆百分表或圆度仪测量法，适用于箱体类孔零件；(2)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测量法，适用于规则轴类零件；(3)接触式三维坐标测量机CMM(Coordinate MeasuringMachine)法，该方法稳定精确，在工业界得到广泛应用，但采样点数庞大时，测量较耗时。

针对机械工件的同轴度误差的测量，国内外专家学者展开了重点研究。Xin Jin等(Coaxiality detection method with non-adjustment for installation errors[J],International journal ofnanomanufacturing,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(Coaxialityevaluation based on double 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。ZhongChai等(Non-contact measurement method of coaxiality for the compound gearshaft composed of bevel 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。Yongmeng Liu等(Acoaxiality 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。Z.Q.Liang等(New Measurement Methodfor Spline Shaft Rolling Performance Evaluation using Laser DisplacementSensor,Chinese Journal ofMechanical 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。