專利名稱：大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法，特別涉及一種大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，有許多測(cè)量平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，可以用來檢測(cè)平臺(tái)的平面度，例如對(duì)角線法、網(wǎng)格法、三點(diǎn)法或最小區(qū)域法等等，其采用對(duì)角線布線或網(wǎng)格布線等方式解決正方形、長(zhǎng)方形的平板、平面的平面度檢測(cè)、檢定問題。對(duì)此，國(guó)家還頒布有《平板檢定規(guī)程》。
然而，大型環(huán)形平臺(tái)來的平面度檢測(cè)雖然也屬于平面度檢測(cè)的范疇，但客觀地說，環(huán)形平臺(tái)僅僅是方形平臺(tái)的一小部分，由于其結(jié)構(gòu)特殊，在它的工作面上根本無法按對(duì)角線法或網(wǎng)格法的方式進(jìn)行布線，更不可能沿用方形平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理方法來處理數(shù)據(jù)。在專利號(hào)為ZL200410020742.7，發(fā)明名稱為“平臺(tái)平面度測(cè)量方法”發(fā)明專利中提出了測(cè)量大型平臺(tái)的平面度的光學(xué)測(cè)量方法，但是該方法適用于連續(xù)表面，對(duì)于環(huán)形平臺(tái)而言適用性不強(qiáng)。同時(shí)，對(duì)于大型環(huán)形安裝基面來說，通常情況下不但有一定的平面度要求而且還有水平狀態(tài)的要求，因此還需要限定其工作面與水平面的夾角。雖然對(duì)一定范圍內(nèi)的環(huán)形工件可以利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)其平面度，但是采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)無法測(cè)出工作面與水平面的夾角，且由于采用專用的設(shè)備，使得檢測(cè)費(fèi)用昂貴，使用成本過高。
因此，在大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)，如何采用現(xiàn)有資源和儀器，在檢測(cè)費(fèi)用較為便宜的基礎(chǔ)上來檢測(cè)大型環(huán)形平臺(tái)的平面度是業(yè)界急需解決的問題之一，目前還沒有一套有效的檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，本方法采用對(duì)寬窄不同工作面的布線方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，通過對(duì)環(huán)形平臺(tái)的平面度檢測(cè)，確定出環(huán)形平臺(tái)的平面度，同時(shí)，也一并解決被測(cè)工作面與水平面間的夾角的測(cè)量問題。
鑒于上述目的，本發(fā)明的檢測(cè)方法，包括如下步驟步驟1，根據(jù)被測(cè)環(huán)件的大小和橋板的跨距對(duì)環(huán)件進(jìn)行分段、布點(diǎn)；步驟2，以劃分后的環(huán)件的每一段弧所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)調(diào)整橋板跨距；步驟3，確定起測(cè)點(diǎn)和測(cè)量方向；步驟4，用水平儀測(cè)量環(huán)件的每一段弧相對(duì)于起測(cè)點(diǎn)的平面度誤差值ai；步驟5，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行依次累加，第1段為a1，第i段為∑ai＝a1+...+ai；步驟6，對(duì)ai求平均值，a‾i=i*(Σan)/n,]]>其中n為總分段數(shù)；步驟7，將各段所對(duì)應(yīng)的ai與平均值求差值，得到δi=ai-a‾i;]]>步驟8，計(jì)算坐標(biāo)平移值A(chǔ)＝(δmax-δmin)/2-δmax，然后將其與步驟7中的差值相加得到y(tǒng)i=A+a‾i;]]>步驟9，確定最大傾角amax＝arcsin(ymax/R)，其中R為半徑；步驟10，確定初相角，Δ＝j(luò)×(360°/n)，其中j為yi為最大值處的序號(hào)i的值；步驟11，在0≤a≤amax和Δ＝j(luò)×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變?chǔ)梁挺さ臄?shù)值，根據(jù)公式Y(jié)＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)得到誤差值為最小時(shí)的Y值，從而得出最理想平面，并得到此理想平面與水平面的夾角α的值。
在上述步驟1中，上述環(huán)件的分段數(shù)目最好為4n，其中n為自然數(shù)。
在上述步驟4中，上述水平儀固定在橋板上，并始終保持與橋板的相互位置不變，依次測(cè)量每一段，測(cè)量時(shí)根據(jù)上述布點(diǎn)和單一的方向逐點(diǎn)地測(cè)量被測(cè)表面。
在上述步驟4中，上述水平儀可以是電子水平儀，也可以是其他合適的儀器。
在上述步驟3中，起測(cè)點(diǎn)為所布點(diǎn)中的任一點(diǎn)，測(cè)量方向?yàn)轫槙r(shí)針方向或逆時(shí)針方向。
本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明的檢測(cè)方法，由于使用設(shè)備，例如電子水平儀的成本低，因此檢測(cè)費(fèi)用也相應(yīng)較低，而且檢測(cè)方便、快捷，對(duì)檢測(cè)環(huán)境無太高要求，既可以對(duì)大型工件進(jìn)行平面度的檢測(cè)，又可以深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型安裝基面的工作面平面度和水平狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，不僅能夠確定出工作面的平面度和工作面上各個(gè)受檢點(diǎn)相對(duì)于水平面的高低狀態(tài)和具體高低數(shù)值，而且對(duì)安裝基面的加工、調(diào)試和維修具有指導(dǎo)作用。本發(fā)明方法可廣泛應(yīng)用于軍、民品生產(chǎn)。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的環(huán)形平臺(tái)的平面度檢測(cè)過程的俯視示意圖。
圖2是圖1所示的環(huán)形平臺(tái)的平面度檢測(cè)過程的正視圖。
圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種環(huán)形平面的平面度檢測(cè)方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
由于大型環(huán)形平臺(tái)平面度及其水平狀態(tài)的檢測(cè)方法從采點(diǎn)檢測(cè)到數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)實(shí)施過程較為復(fù)雜，因此在這里我們結(jié)合一較佳實(shí)施例來對(duì)其進(jìn)行描述。
如圖1-圖3所示，現(xiàn)有一環(huán)形平臺(tái)工件11(簡(jiǎn)稱環(huán)件)，其內(nèi)徑為1780毫米，工作面寬為70毫米，需要檢測(cè)其工作面的平面度和工作面與水平面間的夾角。顯然，對(duì)這一工作面的平面度的檢測(cè)如果使用常規(guī)的平臺(tái)平面度檢測(cè)方法是無法完成的，而采用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)雖然可以檢測(cè)出工作面的平面度，但卻不能檢測(cè)其工作面與水平面間的夾角，還需要額外的步驟和方法來檢測(cè)這個(gè)夾角。
現(xiàn)在，利用本發(fā)明所述的環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，可以通過一次檢測(cè)來檢測(cè)出環(huán)形平臺(tái)工件11的平面度及其水平狀態(tài)。具體步驟分為測(cè)量步驟和數(shù)據(jù)處理步驟，測(cè)量步驟為步驟1)、首先根據(jù)被測(cè)環(huán)件11的直徑和已有橋板的跨距的大小來決定把該環(huán)件11的工作面分成多段來檢測(cè)，最好分成4n段，其中n為自然數(shù)，在此實(shí)施例中，將其分為16段(n＝16，i＝0，1，2，...，16)共17個(gè)點(diǎn)，0點(diǎn)與16點(diǎn)是同一個(gè)點(diǎn)，分別代表環(huán)形測(cè)量位置的起點(diǎn)與止點(diǎn)，布點(diǎn)方式為單環(huán)布點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)分布直徑φ＝1850毫米的圓周上；步驟2)、以環(huán)件11的每段弧所對(duì)應(yīng)的先弦長(zhǎng)361毫米調(diào)好橋板跨距；步驟3)、確定起測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)量方向，在本實(shí)施例中，起測(cè)點(diǎn)為0點(diǎn)，測(cè)量方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，當(dāng)然，在測(cè)量中也可以選取其他點(diǎn)和其他方向，不限于本實(shí)施例；步驟4)、確定水平儀12的檔位，水平儀12可以是電子水平儀，也可以是其他任何合適的水平儀，用分度值為0.005毫米/米的一檔來進(jìn)行測(cè)量。在整個(gè)測(cè)量過程中水平儀12都固定在橋板上，并且始終保持與橋板的相互位置不變，依次測(cè)完每一段，得到所需各段的水平儀12的讀數(shù)，并將該讀數(shù)寫入圖3所示的表格中，分別為a1，a2...，a16，用ai表示，其中，讀數(shù)值的單位是水平儀的格值。
在得到各段讀數(shù)之后，便可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得到被測(cè)環(huán)件11的理想平面等參數(shù)。
為了方便說明，我們列出如圖3所示的數(shù)據(jù)處理表來表示這一過程，具體處理過程如下步驟(1).將表中第二列的數(shù)據(jù)ai依次進(jìn)行累積，將累加得到的值∑ai填在對(duì)應(yīng)的第三列，∑ai＝a1+...+ai，1≤i≤16。
步驟(2).求平均值 即選取的各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于全部累積值，計(jì)算各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的平均值，將其填入表的第四列，a‾i=i*(Σan)/n,]]>其中n為整個(gè)環(huán)件11的測(cè)量分段數(shù)，n＝16；步驟(3).求差值，計(jì)算各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的讀數(shù)值ai與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平均值 之間的差值δi，將其填入表的第五列，δi=ai-a‾i;]]>步驟(4).坐標(biāo)平移，由于通過前期所處理過的數(shù)據(jù)通常情況下是一個(gè)非對(duì)稱的數(shù)據(jù)，為了便于后面的處理工作，需要將前一步的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)平移，使正、負(fù)數(shù)絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。Y向坐標(biāo)平移的值A(chǔ)由前述步驟3)中的數(shù)據(jù)處理的結(jié)果而得來A＝(δmax-δmin)/2-δmax，將表中第五列的數(shù)據(jù)與第六列的數(shù)據(jù)相加，得到平移坐標(biāo)值yi，yi＝δi+A步驟(5).確定傾角，用α表示環(huán)件11與水平面間的傾角，由前述步驟4)中的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后得出。由于進(jìn)行該步驟時(shí)還無法確定環(huán)件11的理想平面與水平面間的傾角，因此只能用前面所述的數(shù)據(jù)中的極大值來計(jì)算傾角，它是環(huán)件11與水平面間的最大夾角，即
αmax＝arcsin(ymax/R)，其中，R為檢測(cè)點(diǎn)分布的半徑，在此實(shí)施例中，R＝925mm；步驟(6).確定初相角，用Δ表示余弦函數(shù)的初相角，由于環(huán)件11的傾斜必然會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)最高點(diǎn)，因此利用數(shù)據(jù)處理中所出現(xiàn)的最大正值就可確定Δ值，其值為Δ＝j(luò)×(360°/n)，其中，j為表3中出現(xiàn)平移坐標(biāo)值的最大正值的測(cè)量序號(hào)，在此實(shí)施例中，j＝7，再利用θi表示余弦函數(shù)的自變量，其值為θi＝i×(360°/n)步驟(7).在0≤a≤amax和Δ＝j(luò)×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變?chǔ)梁挺さ臄?shù)值，根據(jù)公式Y(jié)＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)得到誤差值為最小時(shí)的Y值，從而確定了平面度評(píng)定的一個(gè)最理想平面，并計(jì)算出環(huán)件上各測(cè)量點(diǎn)的平面度誤差值，以及該最理想平面與水平面的夾角α的值。
在上述步驟(3)中，得到的各點(diǎn)數(shù)據(jù)δi是環(huán)件11上各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于某一水平面的偏差值。這些數(shù)據(jù)說明了環(huán)件11的各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于平行于水平面的某一平面的高低差異值，它能夠反應(yīng)環(huán)件11在檢測(cè)時(shí)各測(cè)量點(diǎn)與水平面間的差異，但由于該數(shù)據(jù)還不是我們要求的環(huán)件11的平面度誤差，因此，還需要用其他步驟對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，找出環(huán)件11的最理想平面，從而得到各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于最理想平面的差異值，以最大正誤差與最大負(fù)誤差的絕對(duì)值之和為我們所求的環(huán)件11的平面度誤差值。
已知一個(gè)傾斜的平面度為零的理想環(huán)件上的各個(gè)點(diǎn)到水平面之間的距離，在以水平面為X軸，各點(diǎn)到水平面的垂直距離為Y軸的環(huán)件展開圖形上表現(xiàn)為一條余弦函數(shù)。在測(cè)量過程中，隨著起測(cè)點(diǎn)相對(duì)與最高點(diǎn)位置的不同而表現(xiàn)為初相不同的余弦函數(shù)。這就是評(píng)定環(huán)形工件平面度時(shí)所必須確定的被測(cè)平面的理想平面。
理想平面確定后，各個(gè)點(diǎn)到理想平面的距離就是其平面度誤差，以最大正誤差與最大負(fù)誤差的絕對(duì)值之和為環(huán)形工件的平面度誤差值。因此，通過分析，將環(huán)件11的理想平面曲線在二維坐標(biāo)系下的展開圖形用函數(shù)式來表示Y＝A+R*sinα*cos(θi+Δ)。
但是，上述步驟中有兩個(gè)方面需進(jìn)一步計(jì)算。一是傾角α，由于在前述方法中使用的是測(cè)量數(shù)據(jù)中的最大值來確定α值，這實(shí)際上是忽略了該點(diǎn)的平面度誤差，把這一點(diǎn)視為理想平面的最高點(diǎn)，顯然這點(diǎn)還需進(jìn)一步細(xì)化，但它卻可被認(rèn)為是該環(huán)件11與水平面間的最大夾角，整個(gè)環(huán)件11的理想平面與水平面間的夾角應(yīng)小于等于它。二是初相角Δ，由于平面度測(cè)量過程中是以局部點(diǎn)的數(shù)據(jù)代替整個(gè)環(huán)件11的數(shù)據(jù)，因此環(huán)件11的最高點(diǎn)完全有可能不在測(cè)量點(diǎn)上，但最高點(diǎn)通常也不會(huì)超出±×360°/n的范圍內(nèi)。正是因?yàn)檫@兩方面的原因，使得步驟(1)-步驟(6)得出的平面度誤差值并非該環(huán)件11的最小平面度誤差值，促使步驟(7)的出現(xiàn)。
步驟(7)是為了得出環(huán)件11的真實(shí)誤差值而改變?chǔ)林岛挺ぶ?，使環(huán)件11的最大理想誤差值為最小?？梢圆捎枚喾N方法確定出環(huán)形工作面理想平面所對(duì)應(yīng)的α值和Δ值，例如采用順序法、排列組合法或者其他任何合適的方法，采用個(gè)人計(jì)算機(jī)，工控機(jī)或其他合適的設(shè)備計(jì)算，從而確定出環(huán)形工作面的理想平面，確定出環(huán)件11的工作面與水平面的夾角α和環(huán)件11的工作面最高點(diǎn)所在的位置，確定出環(huán)件11的工作面各點(diǎn)相對(duì)于理想平面的最大正誤差與最大負(fù)誤差和整個(gè)工作面的平面度誤差值。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，其特征是包括如下步驟步驟1，根據(jù)被測(cè)環(huán)件的大小和橋板的跨距對(duì)環(huán)件進(jìn)行分段、布點(diǎn)；步驟2，以劃分后的環(huán)件的每一段弧所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)調(diào)整橋板跨距；步驟3，確定起測(cè)點(diǎn)和測(cè)量方向；步驟4，用水平儀測(cè)量環(huán)件的每一段弧相對(duì)于起測(cè)點(diǎn)的平面度誤差值ai；步驟5，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行依次累加，第1段為∑a1＝a1，第i段為∑al＝a1+...+ai；步驟6，對(duì)ai求平均值，a-i=i*(Σan)/n]]>，其中n為總分段數(shù)；步驟7，將各段所對(duì)應(yīng)的al與平均值求差值，得到δl=al-a-l;]]>步驟8，計(jì)算坐標(biāo)平移值A(chǔ)＝(δmax-δmin)/2-δmax，然后將其與平均值相加得到y(tǒng)i=A+a-i;]]>步驟9，確定最大傾角amax＝arcsin(ymax/R)，其中R為半徑；步驟10，確定初相角，Δ＝j(luò)×(360°/n)，其中j為yi為最大值處的序號(hào)i的值；步驟11，在0≤a≤amax和Δ＝j(luò)×(360°/n)+β，-3×(360°/n)≤β≤+3×(360°/n)范圍內(nèi)多次改變?chǔ)梁挺さ臄?shù)值，根據(jù)公式Y(jié)＝A+R*sinα*cos(θl+Δ)得到誤差值為最小時(shí)的Y值，從而得出最理想平面，并得到此理想平面與水平面的夾角α的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，其特征是在上述步驟1中，所述環(huán)件的分段數(shù)目為4n，其中n為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，其特征是在上述步驟4中，所述水平儀固定在橋板上，并始終保持與橋板的相互位置不變，依次測(cè)量每一段，測(cè)量時(shí)根據(jù)上述布點(diǎn)和單一的方向逐點(diǎn)地測(cè)量被測(cè)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，其特征是在上述步驟4中，所述水平儀是電子水平儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，其特征是在上述步驟3中，起測(cè)點(diǎn)為所布點(diǎn)中的任一點(diǎn)，測(cè)量方向?yàn)轫槙r(shí)針方向或逆時(shí)針方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大型環(huán)形平臺(tái)平面度的檢測(cè)方法，包括如下步驟分段、布點(diǎn)；調(diào)整橋板跨距；確定起測(cè)點(diǎn)和測(cè)量方向；測(cè)量環(huán)件的平面度誤差值a
文檔編號(hào)G01B21/30GK1995911SQ20061009537
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者羅永興, 陳紅英, 張渝嘉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安汽車(集團(tuán))有限責(zé)任公司