非接触式自动螺纹检测仪的研制

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企业的效益 % 本文 提 出 一 种 基 于 激 光 三 角 测 量 原 理 的非接触式螺纹自 动 检 测 方 式 % 激光测量头可以检 测出螺纹轮廓在横 截 面 上 的 尺 寸 % 结合精密位移平 台的轴向位移量完 成 螺 纹 轮 廓 曲 线 的 检 测 % 该检测 方式能够解决接触 应 力 引 起 的 测 量 误 差 问 题 % 从而 提高测量精度 % 并且 能 够 快 速 地 把 检 测 结 果 实 时 反 馈到螺 纹 加 工 现 场 % 以提高生产效率和产品的合 格率 %
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增大成像物镜的共轭距 ’ 增大三角测量系统的 范围 ’ 角度 ’ 缩小 成 像 物 镜 的 放 大 倍 率 等 ! 减小非线性误 差% 按激光三角测量法设计时 ! 使被测曲面的位置变 化与电荷耦合器件 $ 上被测光点的位移成线 性 6 6 M% 关系 ! 因此只要测出 6 就可 6 M 上 被 测 光 点 的 位 移! 以计算出被测面上对应点的坐标 %
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图 8! 激光三角测量原理 \ ? % 8!; * ? + 2 ? 0( @ , . 0 * H * ? , + ) , *> 0 , . ) * 0 > 0 + H 3 Y 3
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如图 8 所 示 建 立 坐 标 系 ! 分析物体表面横向位 移 - 与光电探测器上成像光点偏离中心的距离* 之 间的关系 % . 8 为激光 束 光 轴 与 被 测 面 法 线 之 间 的 夹 角! . ! 为成像透 镜 光 轴 与 被 测 面 法 线 之 间 的 夹 角 !
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满足的 J 2 E 0 ? > @ ) Y 3 条件为 $ % H H # ; *> . . . 3$ 3 8O !% $< 光学的非接触测量希望被测值与读数之间成线 性关系 ! 这样可以 大 大 节 省 数 据 处 理 时 间 ! 为 实 时’ 快速 ’ 精确检测 提供极 大的方 便 % 当 - 很 小时 ! 即在 小位移情况下测量 !
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浙 ! 江 ! 大 ! 学 ! 学 ! 报! 工学版 "
第$ 4卷
为提高检测精度 ! 设横向放 大率 为 *> !此 时应
8! 激光测量原理
光学 三 角 测 量 原 理 如 图 8 所 示 % 从光源发出的 光束经照明光学系 统 聚 焦 到 被 测 表 面 上 ! 形成光强 待测表面散射光的一部分经过 分布均匀的小光斑 ! 接收透镜成像在光 电 探 测 器 上 % 成像光点在光电探 测器上的位置是探 头 与 被 测 表 面 之 间 距 离 的 函 数 ! 当被测表面接近或 离 开 探 头 时 ! 在光电探测器上成 像光点位置将产生 横 向 位 移 ! 通过检测像点的位移 变化便可求得物体表面位移的变化
J ) 1 ) * # ( ) , ’ # ., # , H & # , ’ / & ’ / % ’ # ( / ’ + & ’ P " ) / $( ) / 4 % " + , + , 4 ’ " % ( ) , ’ 0 8! 8 8 % % PF : ? = ) + P R :LSD E , + = ? + 6b< LD ? = 2 E 0 + c c %ຫໍສະໝຸດ 为此 % 许多螺纹 加工 %
企业 % 尤其是石油套 管 生 产 企 业 迫 切 需 要 自 动 的 螺 纹检测设备来解决 生 产 线 的 效 率 瓶 颈 问 题 % 以提高
收稿日期 ! 工学版 # 网址 !&&&% ! ! " " # " $ 8 !% ( ) * + , . % / )% 0 1 )% 2 + 0 + !!!! 浙江大学学报 " ’ ’ 3 作者简介 !徐爱群 " % 男% 浙江龙游人 % 讲师 % 博士生 % 从事检测与控制技术 & 超磁致伸缩材料的应用研究 % 8 4 9 A#$ ’ < = > , ? / 1 W , , E ( ( % 2 ( >% 2 + !I c
’ 2 3 4 ’ " / & ’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c Y c % @ * ( >2 ) . H ( > 0 * . % O E ? . ? + . H * ) > 0 + H 2 , +. ( G 0 H E 01 ? . H ( * H ? ( +Y * ( Z 0 >2 , ) . 0 1Z 2 ( + H , 2 H> 0 , . ) * 0 > 0 + H 2 ( + H * ( I % H E 0> , + ) @ , 2 H ) * ? + ) , ? H @ H E 0 H E * 0 , 1 , + 1 ? > * ( G 0 H E 0 ? + . 0 2 H ? ( +Y * 0 2 ? . ? ( +, + 10 @ @ ? 2 ? 0 + 2 % 3c I( Y Y I ’ ( ( ( 5 ) # " $ 4 H E * 0 , 1> 0 , . ) * 0 > 0 + H , . 0 *> 0 , . ) * ? + H E * 0 , 1Y , * , > 0 H 0 * 1 ? ? H , -Y * ( 2 0 . . ? + 3 3 3 67 !! 螺纹检测的传统方式是利用螺纹量规进行接触 式测量或利用万能 工 具 显 微 镜 进 行 人 工 测 量 % 测量 工作量大 % 工作效率低 % 测量结果易受人为因素的影 响( 而且在接触式测量中 % 螺纹量规易磨损从而影响 测量精度 % 更换量 规 的 成 本 较 高 ( 另 外% 在某些工作 场合人工难以完成检测工作