[發明專利]一種測量波形唇油封模芯唇口波形誤差的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201711342105.5
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107907091B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李學藝;張鑫;丁淑輝;張國鵬;王坤
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

1.一種測量波形唇油封模芯唇口波形誤差的測量裝置的使用方法，所述測量裝置包括底板、定位夾緊裝置、測量調節裝置和電子放大鏡裝置，定位夾緊裝置和測量調節裝置相對設置在底板上表面；所述測量調節裝置包括依次連接的導板轉動裝置、探針伸縮裝置、探針旋轉裝置和探針，電子放大鏡裝置連接在探針伸縮裝置前端并對準探針，其特征在于，所述使用方法包括以下步驟：

(1)建立測量坐標系

首先建立測量裝置的坐標系，以擺動導板基準面的中線與導板轉軸軸線的交點為原點o，以垂直底板向上方向為y軸正向，以導板轉軸軸線遠離定位夾緊裝置的方向為z軸正向，利用右手定則確定x軸方向，建立測量坐標系o-xyz；

(2)測量裝置初始化

旋轉擺動導板使擺動導板背面中線與旋轉固定臺上的基準線對齊，此時擺動導板與底板垂直；旋轉探針使探針固定軸上的基準線與導柱端面的基準線對齊，此時探針軸線與擺動導板基準面的中線平行；分別控制探針伸縮裝置沿擺動導板上下滑動和探針伸縮裝置的橫向伸縮運動，使探針伸縮裝置沿擺動導板到達最底端且探針伸縮裝置的的導柱收縮至最短；在整個測量裝置處在初始化狀態時，兩個角度傳感器的讀數都為0，兩個拉線直線傳感器的拉線長度變化量也都為0，探針固定軸軸線到坐標系原點o的距離為ρ，探針軸線到擺動導板基準面的距離為Z,探針頂端到探針固定軸軸線的長度為L，同時規定擺動導板沿導板轉軸軸線順時針旋轉時轉角為正，逆時針旋轉時轉角為負；探針相對初始位置順時針旋轉時轉角為正，逆時針旋轉時轉角為負；

(3)測量點的坐標獲取

首先確定總的測量點數，為保證測量精度，在油封模芯唇口的一個波形周期中需要有8-10個測量點，根據油封模芯中波形的周期數來確定總的測量點個數n；

通過定位夾緊裝置正確夾緊油封模芯，使模芯軸線與定位夾緊裝置中心線重合；首先松動旋轉固定臺上的緊固螺栓，旋轉擺動導板到適當位置后固定，再依次調節探針伸縮裝置沿擺動導板上下滑動和探針伸縮裝置的橫向伸縮運動，使探針靠近油封模芯唇口的測量點附近；然后調節電子放大鏡使其對準探針頂端，通過電腦觀察所呈放大圖像，依次調節探針伸縮裝置的橫向伸縮運動和探針旋轉裝置的旋轉運動，使探針與油封模芯唇口的測量點剛好接觸，此時讀取傳感器數據，擺動導板與y軸正向之間的角度為α₁，擺動導板上的拉線直線傳感器的拉線長度變化量為ρ’₁，導套上的拉線直線傳感器的拉線長度變化量為Z₁’，探針相對初始位置旋轉角度為β₁，記錄下第一個測量點的數據，重復上述動作直至完成所有測量點的測量；

上述讀取的僅僅是傳感器本身的反饋數據，需要對數據進行整理計算，得到測量點在測量坐標系o-xyz下的坐標值；所以在第一測量點中，導套中心線到原點o的距離為ρ₁，其中：

ρ₁＝ρ+ρ′₁??????????(Ⅰ)

探針軸線到擺動導板基準面的距離為Z₁，其中：

Z₁＝Z+Z′₁????????????(Ⅱ)

則探針頂端(即測量點)的坐標為(X₁,Y₁,Z₁)，其中

采用上述方法計算出所有測量點的坐標值，得到測量點集{V_i}(i＝1,…,n)；

(4)油封模芯唇口波形曲線的插值計算

根據測量點集{V_i}(i＝1,…,n)，利用三次均勻B樣條插值原理反求出閉合波形曲線的控制點集{P_j}(j＝1,2…,n+2)，三次均勻B樣條曲線方程為：

式中B_j,3(t)為三次均勻B樣條基函數，由曲線方程(Ⅳ)可得到由多個光滑的曲線段連接形成的閉合的唇口波形曲線；

(5)油封模芯唇口的波形誤差計算

在測量坐標系中以原點o為基準繪出理想波形曲線，由測量點得到的唇口波形曲線與理想波形曲線在同一坐標系下的不同位置，利用坐標變換原理，將由測量點得到的唇口波形曲線調整到與理想波形曲線在同一基準位置下，利用均分參數在由測量點得到的唇口波形曲線上取點，為保證精度，在每段曲線上取4-6個點，得到點列{G₁,G₂,…,G_m}(m為總的取點個數)，計算每一點到理想波形曲線的最短距離，得到誤差參數系列{H₁,H₂,…,H_m}，繪出誤差曲線，可以看出波形誤差的變化趨勢，其中最大值H_max則為最大波形誤差。