孔对平面垂直度的检测方法技术

本发明专利技术是以计算机控制测量过程，用三个传感器和一个芯轴测量孔对平面垂直度的方法。本发明专利技术的核心是将孔对平面垂直度的测量转换成为对两个平面法线夹角的测量。方法的主要内容是先将传感器校正在垂直于芯轴轴线的同一平面内，芯轴插入被测孔中，由传感器测得被测平面三点的坐标值，计算机根据传感器的初始值和测取值，计算出两平面法线的夹角，即完成了孔对平面垂直度的测量。特点是测量精度，方法迅速、简便、可靠。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及孔对平面垂直度的检测领域，更具体地说，是涉及由计算机进行数据采集处理，利用芯轴和传感器测量孔对平面垂直度的
传统的孔对平面垂直度的测量方法，如附图1所示。用一个传感和一个芯轴进行测量，传感器通过轴系可绕芯轴转动地安置在芯轴的一端，芯轴插入被测孔中，传感器与被测平面接触，使传感器绕芯轴转动一周，从传感器得到两个读数值，即最大读数值△max和最小读数值△min，再由操作人员计算出这两读数值的差值，即△＝△max-△min，误差值就是孔对平面的垂度。这种测量方法的优点是，只采用了一个传感器，根据这种方法所设计的测量设备结构简单、成本低。但其不足的地方是，轴系的误差，操作人员的技术水平都会直接影响测量结果，检测精度不高。且对继续表面测量较困难，并容易划伤表面。本专利技术的目的在于避免已有技术的不足之处，而提供一种由计算机进行数据采集、处理，能同时显示打印测量结果，并能对测量结果诊断报警，被测平面可以是断续平面，测量过程中不会划伤被测平面，测量精度高，迅速简便的孔对平面垂直度的测量方法。本专利技术的目的可通过采取以下技术措施得到实现1、以被测孔为定位基准，被测平面为测量要素;2、用三个传感器配合一个芯轴实施测量;3、将各传感器校正在同一平面内，且使该平面垂直于芯轴的轴线，即建立起测量孔对平面垂直度的参考坐标系;4、将上述各传感器的初始坐标值存入计算机贮存器;5、芯轴插入被测孔中，使各传感器与被测平面接触，将各传感器测得的被测平面的坐标值输入计算机;6、计算机按照下面的公式计算出孔对平面的垂直度(以角值表示)θ=A1A2+B1B2+C1C2A21+B2A+C21·A22+B22+C22]]>其中A1，B1，C1是三个传感器初始坐标所确定的平面法线矢量的模。A2，B2，C2是三个传感器测得被测平面的坐标值所确定的平面法线矢量的模。7、显示打印测量结果，诊断报警。为了使本专利技术的目的得到更有利的实现，还可采取以下技术措施。将三个传感器的初始值调节到零存入计算机贮存器。将三个传感器等距离地设置在同一圆周上。当被测平面的平面度误差过大时，在该被测平面上设置一个体现该被测平面的标准平板，芯轴穿过标准平板插入被测孔中，各传感器与标准平板接触，通过该标准平板测取被测平面的坐标值。本专利技术的核心思想是把孔对平面垂直度的测量转换成为两个平面法线夹角的测量，通过测量两个平面的法线夹角来实现孔对平面垂直度的测量，本专利技术测量原理如下。从空间解析几何可知，过空间任意三点可确定一平面。当平面的位置一确定，则该平面的法线也就随之而定。因此，便可设计一个基准平面，用该平面和它的法线作为测量孔对平面垂直度的参考坐标系，这就把孔对平面垂直度的测量转换成为对两平面法线夹角的测量。为此，设基准平面和被测平面的方程分别为A1x+B1y+C1z+D1＝0A2x+B2y+C2z+D2＝0则两平面的法线向量夹角为θ=arc cosA1A2+B1B2+C1C2A21+B2A+C21A22+B22+C22]]>若已知基准平面上三点的坐标为a1(x1，y1，z1)，b1(x2，y2，z2)，c2(x3，y3，z3)，则根据求向量方程的公式，基准平面的法线向量为 同理可求得被测平面的法线向量m2＝｛A2，B2，C2｝将求得的A1，B1，C1和A2，B2，C2代入上述求解两平面法线夹角的公式，即可求得孔对平面垂直度的误差。在本专利技术的技术方案中，测量前先将三个传感器校正在同一平面内且垂直于芯轴的轴线，也就建立起测量孔对平面垂直度的参考坐标系。三个传感器的初始坐标值(零或等值)所确定的平面即为上述所说的基准平面，芯轴的轴线即为该平面的法线。当芯轴插入被测孔中，则芯轴的轴线就体现被测孔的轴线，三个传感器与被测平面接触，测得被测平面三个点的坐标值，由这三个点的坐标即可求得被测平面的法线，进而就可求得这两平面的法线夹角θ，也就是求得了被测孔对被测面的垂直度，当θ值为零，表明被测孔完全垂直于被测平面;θ值不等于零，则表明被测孔与被测平面不垂直。这就实现了孔对平面垂直度的测量。本专利技术与已有技术相比，具有以下比较突出的优点1、测量过程中的数据采集、分析、处理，以及故障诊断等均由计算机完成，自动化程度高。2、被测平面不连续，或者被测平面的平面度不符要求，不影响本专利技术的测量效果，因此使用范围广。并且在测量过程中不会划伤被测平面。3、已有技术中的轴系误差，操作人员的工作经验都会直接影响测量结果，是导致已有技术测量精度不高的主要原因。本专利技术省却了轴系结构，测量结果不受操作人员的技术水平的影响，减少了误差环节，因而大大提高了测量精度。4、采用本专利技术的方法，将芯轴插入被测孔中，传感器与被测平面一接触，就得到了测量结果，方法迅速简便。5、采用本专利技术的方法，在测量过程中，测量与显示打印同时进行，并能对测量结果诊断报警。下面结合附图说明，通过实施例再对本专利技术作进一步的说明。附图1是传统测量方法的示意图。采用一个传感器(4)和一个芯轴(5)进行测量。传感器通过轴系(3)可绕芯轴转动地安装在芯轴的一端，芯轴插入被测孔(1)中，传感器与被测平面(2)接触。测量时，操作人员将传感器绕芯轴转动一周，从传感器上获得最大读数值△max和最小读数值△min，再通过计算求出两者的差值，即测得了孔对平面垂直度的误差。附图2是本专利技术的测量方法示意图，也是本专利技术的一个具体实施例，用于测量汽车发动机缸体挺杆孔对缸体底平面的垂直度。(1)是被测的挺杆孔，(2)是被测的缸体底平面，由于缸体底平面的平面度不符合测量要求，所以在缸体底平面上设置了一个体现被测平面的标准平板(7)。(6)是传感器(4)的定位板，三个传感器(4)等距离地安置在定位板(6)的同一圆周上。芯轴穿过标准平板的孔插入到挺杆孔中，传感器的触头与标准平板接触。测量时，先将三个传感器校正在同一平面内，该平面且垂直于芯轴的轴线，并将三个传感器的初始值调节到零输入到计算机贮存;再将芯轴插入被测的挺杆孔，使三个传感器都与标准平板接触，获得体现缸体底平面的三点坐标值，并同时输入计算机供计算使用，计算机经过运算，计算出两个平面的法线矢量的模，进而按照公式θ=arc cosA1A2+B1B2+C1C2A21+B2A+C21A22+B22+C22]]>求出两平面的法线夹角，即求出挺杆孔对缸体底平面的垂直度，同时由显示打印装置。显示打印出测量结果，并且对测量结果诊断报警。本专利技术不限于实施例所述的这一种方式。权利要求1.一种以被测孔为定位基准，被测平面为测量要素，利用芯轴和传感器测量孔对平面垂直度的方法，其特征在于(1)用三个传感器配合一个芯轴实施测量；(2)将各传感器校正在同一平面内，且使该平面垂直于芯轴的轴线；(3)将上述各传感器的初始坐标值存入计算机贮存器；(4)芯轴插入被测孔，使各传感器与被测平面接触，将各传感器测得的被测平面的坐标值输入计算机；(5)计算机按照下面的公式计算出孔对平面的垂直度(以角值表示)θ=arc cosA1A2+B1B2+C1C2A21+B2A+C21·A22+B22+C22]]>其中A1，B1，C1是三个传感器初始坐标所确定的平面法线矢量的模；A2，B2，C2是三个传感器测得的三组坐标所确定的平面法线矢量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以被测孔为定位基准，被测平面为测量要素，利用芯轴和传感器测量孔对平面垂直度的方法，其特征在于：（１）用三个传感器配合一个芯轴实施测量；（２）将各传感器校正在同一平面内，且使该平面垂直于芯轴的轴线；（３）将上述各传感器的初始坐标值存入计算机贮存器；（４）芯轴插入被测孔，使各传感器与被测平面接触，将各传感器测得的被测平面的坐标值输入计算机；（５）计算机按照下面的公式计算出孔对平面的垂直度（以角值表示）：＊＊＊其中：Ａ↓［１］，Ｂ↓［１］，Ｃ↓［１］是三个传感器初始坐标所确定的平面法线矢量的模；Ａ↓［２］，Ｂ↓［２］，Ｃ↓［２］是三个传感器测得的三组坐标所确定的平面法线矢量的模；（６）显示打印测量结果，诊断报警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凤翔，胥尚，廖源，田贵云，
申请(专利权)人：成都科技大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]