大尺寸螺纹检测技术研究

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1、大尺寸螺纹检测技术研究佟岩马宇李琳梁海龙(四川航天计量测试研究所，成都610100)摘要针对型号产品中大尺寸螺纹检测的难题，以激光三角法为理论基础，开展了螺纹参数的激光三角法应用方法、数据处理算法等研究，突破了螺纹牙型完整轮廓的检测技术，构建了螺纹检测校准装置，实现了非接触检测螺纹参数目的，可满足型号产品使用的大尺寸螺纹检测需求。关键词大尺寸螺纹参数间接测量ResearchonMeasurementTechniquetoThreadoftheLargeSizeTONGYanMAYuLILinLIANGHai—long(SichuanAerospaceMeasurementandT

2、estResearchInstitute，Chengdu610100)AbstractAccordingtothedifficultyofmeasurementthreadofthelargesize，researchemcarriedoutresearches，suchastheapplicationofthelasertriangulationmethodonthreadpmameters，data—pro—cessingalgorithmandSOon，madeabreakthroughintestingthecompletecontourofthreadform，buil

3、tadevicewiththreadtestingandcalibratingSOthatachievingcontactlesstestingforthreadandmeetingthedemandsofthelargesizeofthreadtesting．KeywordsLargesizeThreadparamenterIndirectmeasurement1引言在科研生产中，螺纹连接有着不可替代的广泛应用。对于公称直径在多1一qbl85范围的螺纹，常规的检测方法基本都可以满足，而型号产品中用到的大尺寸螺纹连接件(大于M200)，则是检测难点。传统的校对规检测方式人为误差大

4、，并且容易造成螺纹扣卡死现象，增加成本。为了解决这一检测难题，我们以激光三角法为理论基础，研制了螺纹检测校准装置，并开展了非接触检测螺纹参数的技术研究。2螺纹检测校准装置的研制为实现大尺寸螺纹件的检测，在硬件配置上既要满足空间要求，同时也能实现螺纹牙型轮廓的全扫描需求，借鉴于三坐标测量机及轮廓仪的结构思路，研制的螺纹检测校准装置主要由激光位移传感收稿日期：2013—02—25作者简介：佟岩(1976一)，女，硕士，高级工程师，主要研究方向：几何量计量技术。第2期大尺寸螺纹检测技术研究·23·器、机械框架、转台三部分构成，如图1所示。图1螺纹检测校准装置图位于立柱下方的激光位移传感

5、器负责收集螺纹牙型轮廓的型面数据，转台带动被测螺纹提供多个扫描位置，而机械框架的定位数据则是计算螺纹参数的基础。硬件误差是影响螺纹检测结果的直接因素，选择性价比较高的基恩士公司的LK—G30小光点型激光位移传感器作为关键的螺纹型面扫描测头。该传感器测量范围为+5mm，其线性误差为土0．05％，既能满足方案中扫描螺纹牙型轮廓的测量范围(牙高不大于4mm)，又能达到扫描定位误差(+4mm内线性误差为±2．01．Lm)的要求。3螺纹牙型轮廓数据采集及处理螺纹牙型轮廓数据的采集及处理是实现螺纹检测任务的核心，数据采集任务主要分为两个部分，一是转台中心数据的采集，二是螺纹牙型轮廓线扫描数据

6、的采集。扫描数据的处理则是通过一定的滤波降噪过程得到可以用于参数计算的有效数据。3．1转台旋转中心坐标的采集转台中心在空间坐标系的位置是后续数据处理的关键，通过校准已知直径的标准件(光面环规)来获得转台中心的坐标值。根据标准件的直径，设定在XY平面内沿石向的运行间距(0．01～0．2)iTim，使得激光位移传感器沿x向对称于标准件中心移动(8—20)mm，得到每一位置对应的坐标值及激光位移传感器的读数值，按最小二乘法拟合计算得到该扫描轨迹所对应的圆心坐标值及直径；转台依次旋转90。，分别得到同一截面高度处的扫描轨迹坐标值。在此拟合过程中，虽然存在拟合误差，但四次寻找极值点的x向坐

7、标结果不大于0．Olmm，由此引起的y向读数值误差小于0．001mm。故此，取四次结果的均值作为转台旋转中心坐标值。3．2螺纹牙型轮廓面的数据采集将被检螺纹置于转台中心后，手动移动机械框架，使激光位移传感器出射激光打在待检螺纹牙顶截面的中心位置，并保证其处于待检螺纹中心线附近。按前述方法找到螺纹轴切面后将激光位移传感器抬升一定高度，保证激光位移传感器的出射平面高于螺纹量规的上表面，此时激光位移传感器的读数处于负无穷大。根据螺纹量规的厚度尺寸，设定z向运行距离(z向运行距离大于螺纹