[發明專利]一種螺紋規用計量校準方法

在審

• 申請號: 202011160125.2
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112729039A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 趙艷
• 申請（專利權）人: 天津市計量監督檢測科學研究院
• 主分類號: G01B3/40
• 分類號: G01B3/40;G01B5/08;G01B5/20;G01B21/04;G01B21/10;G01B21/20
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 張博

1.一種螺紋規用計量校準方法，其特征在于：包括待檢螺紋規，三坐標測量機和星型測頭，待檢螺紋規沿軸向固定于三坐標測量機的檢測位置，三坐標測量機對星型測頭進行標定；

包括如下步驟：

步驟1：將待檢螺紋規固定于三坐標測量機的檢測位置；

步驟2：采用三坐標測量機對星型測頭進行標定；

步驟3：應用星型測頭對沿螺紋軸線方向多角度測量螺紋輪廓；

步驟4：重塑螺紋規的三維立體形狀，建立螺紋量規模型；

步驟5：將步驟4所述的螺紋量規模型和標準模型進行軸線重合旋轉比較判定待檢螺紋規的螺紋質量。

2.根據權利要求1所述的一種螺紋規用計量校準方法，其特征在于：所述步驟3包括，

步驟3.1：構造了原始坐標系OXYZ，利用坐標測量機的星型測頭進行測量，建立以圓柱螺紋量規軸線為Z軸，以螺紋端面為以為中心為圓心，以機器坐標系X軸和Y軸為新建坐標系的X軸、Y軸。四個測針沿Z軸掃描螺紋量規，測量所得點集為

步驟3.2：將坐標系轉換不同的角度如圖2所示。原點仍為螺紋規端面的中心點O，繞Z軸旋轉一角度θ_l，得到新的坐標系OX_lY_lZ_l。旋轉角度θ_l公式為：

θ_l＝θ*l(l＝1.2.3…45) 式1

其中：θ＝π/180

四個測針沿Z軸掃描螺紋量規，如圖2所示在旋轉坐標系OX_lY_lZ_l下測量所得點集為

3.根據權利要求1所述的一種螺紋規用計量校準方法，其特征在于：所述步驟4包括，

步驟4.1：利用齊次變換法建立體積模型；將θ_l坐標系下測量的點集經過齊次坐標變換到原始坐標系OXYZ中，任意點集坐標可經過公式2計算為得到對應原始坐標系OXYZ下的坐標；

步驟4.2：螺紋規測量沿著與矢量相反的方向測量；當沿Z軸方向旋轉角度θ_l后，在新坐標系OX_lY_lZ_l中進行相同測量時，會引入余弦誤差，；設測頭中心點P的坐標是(x_P,y_P,z_P)，通過探測，實際接觸點B的坐標是(x_B,y_B,z_B)，測頭探針的半徑是R，實際測量點坐標(x_B,y_B,z_B)應進行余弦誤差補償，其補償公式為公式3；

經過坐標系變化后得到OXYZ坐標系下的測量點集如公式4所示；

將測量點集轉換到同一坐標系下，利用Matlab進行處理得到螺紋規的掃描三維立體圖形。

4.根據權利要求1所述的一種螺紋規用計量校準方法，其特征在于：所述步驟5包括，根據ISO1502和ISO68-1中對圓柱螺紋參數的要求，確定螺紋形狀；

設一變量Ψ.當0≤Ψ≤(P-b₁)/2，螺紋母線的公式表示為:

當(P-b₁)/2≤Ψ≤(P+b₁)/2,螺紋母線的公式表示為:

當(P+b₁)/2≤Ψ≤P,螺紋母線的公式表示為:

式中：d₀：大徑d：單一中徑b₁：寬度P：螺距α：上半牙側角β：下半牙側角γ：線程通過理論參數(如b₁、d₀、d、α、β、γ)的上下限，可以得到標準螺環規的最大模型和最小模型；標準螺紋模型是通過計算得到的，利用上述公式可建立相應的標準螺紋規模型。

5.根據權利要求4所述的一種螺紋規用計量校準方法，其特征在于：所述步驟5中將各參數變量的公差范圍代入公式，可得到標準螺紋柱，與重塑掃描螺紋進行軸心重合旋轉，包絡到標準螺紋柱中檢查干涉情況來判斷螺紋的質量。