1、1 1 1 绪论绪论 1.1 1.1 本课题研究的目的本课题研究的目的 本课题研究的目的在于设计一个管材直线度检测机，完成检测机结构及系统设 计。 1.2 1.2 本课题研究的背景本课题研究的背景 一、本课题研究的意义一、本课题研究的意义 钢管是应用最广泛的钢材品种它的质量直接影响到经济效益及人员的生命安全。大口 径钢管广泛应用于冶金、石油及化工等行业，它的质量关系到工业设备的安全。由于铸造、加工、 自重以及使用中的碰撞、温度变化等原因造成钢管的塑性变形而形成不可恢复的弯曲对于钢管 的使用是有影响的。 为了随时了解钢管的状态,必须定期检测其直线度从而决定其是否可继续使用 或送修。 直线度误差测
2、量是几何计量领域中的一个基本测量项目，它是平面度、平行度、垂直 度、同轴度等测量项目的基础，因而历来受到世界各国计量学领域学者的重视。直线度误差也是 机械制造业中的一个非常重要的内容，它对产品零部件的性能具有决定性的影响。直线度误差与 尺寸精度、圆度、粗糙度被称为影响产品质量的四大因素。但是从目前几何量领域的情况来看。 直线度误差测量的技术水平已落后于其他三个项目。如尺寸精度和粗糙度已达到纳米级水平，且 不断出现新技术，新成果。圆度测量在近几年业得到飞速发展，尤其是随着高精度的误差分离转 台和各种误差分离技术的成功应用，测量精度已达到的水平，直线度误差测量水平目 前较低。相比之下，直线度误差的
3、测量落后至少一个数量级，这与几何计量领域的发 展与产品质量的要求是不相适应的，因此有必要探测各种新方法。 二、二、直线度检测方法直线度检测方法 纵观世界对直线度误差的测量方法，可总结归纳为如下两大类。 无直线基准测量无直线基准测量 无直线基准测量法,是指被测对象直线度的测量不是与某种直线基准进行比较, 而是沿被测表面以线值测量的方法,得到被测表面上各采样点的偏差值,然后经数据 处理得到被测对象的直线度误差值。无直线基准测量主要采用误差分离法。所谓误差 2 分离法( Error Separation Technique, EST)是指从测量结果中将标准量的误差和被 测量的误差分离开来,从而提高测
4、量精度和测量效率。 按照信息获得的途径不同,无直 线基准测量法又可分为反向法、错位法和多测头法。 反向法 反向法是将被测零件进行两次安装,并分别进行两次测量,两次安装的位置正好反 向,经数据处理求出被测零件的直线度误差。 根据采用的直尺的数量,又可分为单尺法, 双尺法和三尺法。 移位法是通过被测零件的起始测量位置的变动进行两次测量,即第 1 次测量后,被 测件向前平移一跨距,再进行第 2 次测量,经数据处理可消除测量基准本身的直线的 误差,求出被测件的直线度误 多测头法也叫多测点法,其测量是，在测量架上安装多个测头(A, B ) ,然后以测 头间距(L )为步长逐次测量,各次测量的首尾端点相接
5、,并记录下每个测头的读数,然 后通过数据处理进行误差分析,可同时得到被测表面的直线度和测量架的直线度偏 差。 有直线基准测量有直线基准测量 直线基准测量法是直接采用一定的直线基础( StraightL ine Reference) ,并以此基 准来检测被测表面的直线度偏差(线差或角度值) ,从而获得被测表面的直线度误差 值。所采用的直线基准通常有三种:实物基准、重力水平基准和光线基准 光隙法是用刀口尺作为理想直线测量直线度误差的一种方法。 这种方法通常用于 对尺寸较小的磨削或研磨表面进行测量。 直线度误差大小可通过测刀口与表面间光隙 的大小来判断,误差值大小由比对法获得。在良好的照明条件下,可
6、以清楚地判断出1 m的微小间隙。 3 节距法把被测要素按一定长度(节距)划分为若干等分,然后使其测量微小角度的 仪器测出各等分段相对于自然水平基准或某一固定光轴的倾角,再根据等分的长度将 各段的角值偏差换算为线值偏差,最后根据该组线值偏差数据评定被测要素的直线度 误差。 三坐标法。三坐标测量机是近二十年来发展起来的一种以精密机械为基础,结合 光栅与激光干涉技术、计算机技术、应用电子技术等先进技术的测量设备。利用三坐 标测量机(或机床)的高精度导轨作为直线基准,在工作台沿床身导轨移动过程中,利 用固定不动的测微表测量被测件表面各采样点的偏差值。 该法具有高精度、 测量灵活、 系统柔性好的优点,但测量属于接触测量,对于定位点的确定需要一定技巧,测量速度 较慢。 随着测量工件的增大,系统往往需要配有高精度的长导轨,不适合于在线实时测 量,适合于离线抽检 激光准直仪法是以激光光束的能量中心线为直线基准,由光电位置敏感元件进行 测量。其测量原理为:由氦2氖激光器发出的一束激光经准直后射向目标测量靶,该靶 中心有一块圆形四象限硅光电池,两两相对的硅光电池接成差动式。其中心与靶子的 机
