一种基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法技术

本发明专利技术公开一种基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，该方法包括：步骤一，根据钻杆接头内螺纹设计参数，分段建立螺纹曲线数学模型；步骤二，通过步骤一建立的螺纹曲线数学模型对传感器测得的测量数据进行去噪，得到去噪后的测量数据；步骤三，采用螺纹曲线拟合算法对步骤二去噪后的测量数据进行螺纹曲线插值拟合得到拟合后的螺纹曲线；步骤四，根据拟合后的螺纹曲线计算螺纹参数锥度Z

【技术实现步骤摘要】
一种基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法


[0001]本专利技术属于螺纹测量
，涉及一种基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法。

技术介绍

[0002]螺纹因其螺纹副连接紧密，密封性好，螺纹管壁较厚传递扭矩能力与耐压性较强，在高压气体、液体传输管道、高强度钻探工具中得到广泛应用。螺纹加工过程中，螺纹检测是保证螺纹加工质量的重要环节。目前，螺纹综合测量方法包括基于视觉成像检测技术和基于激光位移检测技术等。有效的测量数据处理是螺纹检测技术精度保证的关键。为此一些学者开展大量的研究。文献(基于激光位移检测技术的螺纹检测软件系统设计与开发)采用快速傅里叶变换和零相位滤波法对采集到的螺纹牙型轮廓线数据进行数据去噪，采用一阶导数分区域法和一元线性回归拟合算法；该算法不适用与牙顶和牙底为圆弧状的螺纹牙型。利用滑动窗体自适的莱以特准则剔除数据中的跳跃点，该方法不适用于连续异常数据点的剔除。文献(螺纹参数激光检测技术研究)基于小波去噪原理，提出了层进阈值函数进行数据去噪，该方法适用于粗大误差数据点的数量很少、分布稀疏的情况。综上，如何解决由于采集到异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据钻杆接头内螺纹设计参数，分段建立螺纹曲线数学模型：牙底圆弧曲线函数：牙型角左侧直线函数：y＝a
l
x+b
l
+id，x
c
+rcos30
°
+id≤x≤x
c
+rcos30
°
+(h
‑
2r)/tan60
°
+id
ꢀꢀ
(2)牙型角右侧直线函数：y＝a
r
x+b
r
+id，x
c
‑
rcos30
°
+id≤x≤x
c
‑
rcos30
°‑
(h
‑
2r)/tan60
°
+id
ꢀꢀ
(3)牙顶直线函数：y＝a
d
x+b
d
+id，x
c
+rcos30
°
+(h
‑
2r)/tan60
°
+id≤x≤x
c
+rcos30
°
+(h
‑
2r)/tan60
°
+2r+id
ꢀꢀ
(4)上述各式中，x
c
，y
c
为牙底圆弧圆心坐标，r为牙底圆弧半径，d为相邻牙底之间的距离即为螺距e，i＝0,1,2,
…
,t
‑
1，t为牙底数量；a
l
为牙型角左侧直线斜率，b
l
为牙型角左侧直线的截距，h为牙高，a
r
为牙型角右侧直线斜率，b
r
为牙型角右侧直线的截距，a
d
为牙顶直线斜率，b
d
为牙顶直线的截距；所述内螺纹的过中心轴截面为三角形螺纹牙，内螺纹的牙高、螺距、牙型角、牙底圆弧圆心坐标和牙底圆弧半径均为已知的内螺纹设计参数；步骤二，通过步骤一建立的螺纹曲线数学模型对测量数据进行去噪得到去噪后的测量数据；所述测量数据为传感器测得的内螺纹数据；步骤三，采用螺纹曲线拟合算法对步骤二去噪后的测量数据进行螺纹曲线插值拟合得到拟合后的螺纹曲线；步骤四，根据拟合后的螺纹曲线计算螺纹参数锥度Z
e
、牙高h
e
、螺距e
e
、牙型角α
e
，牙型角β
e
以及距螺纹端面距离L处的基面大径d3、基面中径d2、基面小径d1。2.如权利要求1所述的基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，其特征在于，所述步骤二中，测量数据的数学函数为y
w
＝f(x
w
)，w＝1,2,3,
…
,m，m为测量数据的离散点数量；把测量数据代入步骤一建立的螺纹曲线数学模型以剔除测量数据中粗大连续异常点和粗大离散异常点数据，若测量数据y
w
大于1.2y
e
或小于0.8y
e
，剔除该数据点，得到去噪后的测量数据，其中，螺纹曲线数学模型函数y
e
由测量数据x
w
代入螺纹曲线数学模型计算得到。3.如权利要求1所述的基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，其特征在于，所述步骤三中，螺纹曲线拟合算法为基于NURBS曲线和最小二乘直线拟合算法对去噪后的测量数据分段进行插值拟合，其中，牙底圆弧曲线采用NURBS曲线进行插值拟合，牙型角左侧直线、牙型角右侧直线和牙顶直线采用最小二乘直线拟合算法进行插值拟合。4.如权利要求3所述的基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，其特征在于，所述内螺纹的过中心轴截面包括上侧螺纹曲线和下侧螺纹曲线，所述步骤二中去噪后的测量数据包括去噪后的上侧螺纹曲线和去噪后的下侧螺纹曲线；步骤三对去噪后的上侧螺纹曲线中的牙顶直线和去噪后的下侧螺纹曲线中的牙顶直线在x
c
+rcos30
°
+id≤x≤x
c
+rcos30
°
+(h
‑
2r)/tan60
°
+id范围内，采用最小二乘直线拟合算法进行插值拟合得到的牙顶拟合直线为：上侧螺纹曲线的牙顶拟合直线y
rej上
＝k
rej上
x+b
rej上
，式中，k
rej上
为上侧螺纹曲线的牙顶拟合直线的斜率，b
rej
为截距，j为内螺纹的第j个过中心轴截面；
下侧螺纹曲线的牙顶拟合直线y
rej下
＝k
rej下
x+b
rej下
，式中，k
rej下
为下侧螺纹曲线的牙顶拟合直线的斜率，b
rej
为截距；去噪后的上侧螺纹曲线中的牙底直线在x
c
‑
r
·
cos30
°
+id≤x≤x
c
+r
·
cos30
°
+id范围内与上侧螺纹曲线中的牙底圆弧曲线的切点以及去噪后的下侧螺纹曲线中的牙底直线在x
c
‑
r
·
cos30
°
+id≤x≤x
c
+r
·
cos30
°
+id范围内与下侧螺纹曲线中的牙底圆弧曲线的切点分别采用最小二乘直线拟合算法进行插值拟合，得到牙底拟合直线为：上侧螺纹曲线的牙底拟合直线记为y
kej上
＝k
ej上
x+b
kej上
，式中，k
ej上
为上侧螺纹曲线的牙底拟合直线的斜率，b
kej
为截距；下侧螺纹曲线的牙底拟合直线记为y
kej下
＝k
ej下
x+b
kej下
；式中，k
ej下
为下侧螺纹曲线的牙底拟合直线的斜率，b
kej下
为截距；去噪后的测量数据中，牙型角左侧直线函数在x
c
+rcos30
°
+id至x
c
+rcos30
°
+(h
‑
2r)/tan60
°
+id范围内，采用最小二乘直线拟合算法进行插值拟合得到的牙型角左侧拟合直线为：y
eljt
＝k
eljt
x+b
eljt
，式中，k
eljt
为第t个牙底的牙型角左侧直线的斜率，b
eljt
为截距。5.如权利要求4所述的基于传感器螺纹测量数据的螺纹参数计算方法，其特征在于，所述螺纹曲线的锥度Z
e
为j个截面下螺纹曲线的锥度的平均值：Z
e
＝(Z
e1
+Z
e2
+
…
+Z
ej
)/j，其中，每个截面下的螺纹曲线的锥度为上侧螺纹曲线和下侧螺纹曲线的锥度平均值：Z
ej
＝(Z
ej上
+Z
ej下
)/2，其中，Z
ej上
＝(k
ej上
+k
rej上
)/2，Z
ej下
＝(k
ej下
+k
rej下
)/2；所述螺纹曲线的牙高h
e
为j个截面下螺纹曲线的牙高的平均值：h
e
＝(h
e1
+h
e2
+
…
+h
ej
)/j，其中，每个截面下的螺纹曲线的牙高为上侧螺纹曲线和下侧螺纹曲线的牙高平均值：h
ej
＝(h
ej上
+h
ej下
)/2，其中，式中，x
m
，y
m
为牙顶拟合直线上任意一点坐标值；所述螺纹曲线的螺距e
e
为j个截面下螺纹曲线的锥度的平均值e
e
＝(e
e1
+e

【专利技术属性】
技术研发人员：董萌萌，陈彦宇，田东庄，许翠华，刘庆修，吴智峰，路前海，马宇，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：