[发明专利]一种蜂窝芯类零件孔特征的测量方法

说明书

本发明涉及一种蜂窝芯类零件孔特征的测量方法，包括测量与误差分析两个部分：利用三坐标测量机寻找近似孔心，在此基础上继续逼近零件孔壁获得近似孔壁点，通过近似孔壁点拟合获得精确的孔心坐标，并根据三坐标测量机测针参数、蜂窝芯参数以及孔特征理论数据对上述测量过程的极限误差进行了分析。本方法大大提高了蜂窝芯类零件孔特征的测量精度，具有操作简单、实用性好的优点。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝芯类零件孔特征的孔心位置测量方法。

背景技术

蜂窝芯材料，指类似蜜蜂巢穴在结构上呈空心六方晶格，有规则的排列的填充材料。此种材料具有重量轻、稳定性好、强度高^[1]等特点，作为填充材料广泛的应用在航空航天、现代造船等工业领域。

对蜂窝芯特征检测，李慧娟[2]等采用三种光学测量方法对蜂窝结构中模拟脱粘缺陷进行检测，但作者并未涉及到孔特征测量；万谷[3]针对航空发动机机匣中蜂窝芯材料提出了采用基于伸缩式圆柱形测针的接触式电感传感器作为表面几何公差的测量手段，但此种方法仅针对环形蜂窝芯有较好效果；李智[4]针对蜂窝陶瓷提出一种线阵CCD摄像机对蜂窝陶瓷扫描以获取图像的方式分析测量，但该论文只考虑了边缘检测。目前利用三坐标测量机测量孔位等参数，在工业中应用较为广泛。通常测量方法为采用手动操作或程序控制选取几个孔壁上点，通过软件拟合得到孔的相关参数。但此种方法只适用于常规材料的孔特征测量，对蜂窝芯类零件孔特征测量无能为力。因为蜂窝芯类零件孔特征截面如图1所示，并无完整孔壁，通常测量方法无法获取孔壁点。

[1]Cheong T W,Zheng L W.Vibroacoustic performance of compositehoneycomb structures[J].Noise control engineering journal,2006,54(4):251-262；

[2]李慧娟，霍雁，蔡良续，等.不同光学方法对蜂窝结构中脱粘缺陷检测[J].激光与光电子学进展,2010,47(11)：89-94；

[3]万谷.航空发动机蜂窝表面跳动和同轴度测量技术研究[D].哈尔滨工业大学，2015；

[4]李智.三元催化器蜂窝陶瓷载体质量的视觉检测系统研究[D].江西理工大学，2015。

发明内容

本发明针对现有的测量难点，提出一种测量精度高，操作简单的基于三坐标测量的蜂窝芯类零件孔特征测量方法。技术方案如下：

一种蜂窝芯类零件孔特征的测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：计算孔特征理想孔壁与蜂窝芯的交点最小角度范围α；

步骤2：以O₀为初估孔心，孔端面作为基准面，在基准面上孔的五等分线处各设一个圆心角为α的扇面作为采样区，在五个采样区内分别均匀采样测量a个点，测量矢量为孔心O₀在圆心角α内等分射线矢量；

步骤3：分别搜索五个采样区内距离孔心O₀最近的点，并以此五个点拟合得到近似孔心O_a；

步骤4：以O_a为初始孔心，孔端面作为基准面，在上述五个最近点处各设一个圆心角为的扇面作为新的采样区，在五个新的采样区分别均匀密集采样测量m个点，测量矢量为孔心O_a在圆心角内等分射线矢量；

步骤5：分别搜索五个新的采样区内距离孔心O_a最近的点，并以此五个点作为近似孔壁点，拟合得到精确孔心O_m。

进一步的，所述角度α范围内仅存在一个理想孔壁与蜂窝芯的交点，即α圆心角对应孔的弦长等于单个蜂窝孔的最大尺寸，则