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光学干涉法半球动压马达球径检测仪

段荣 王静 岳春国 董清宇

段荣,王静,岳春国,等. 光学干涉法半球动压马达球径检测仪[J]. 计量科学与技术,2021, 65(12): 55-59 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0032
引用本文: 段荣,王静,岳春国,等. 光学干涉法半球动压马达球径检测仪[J]. 计量科学与技术,2021, 65(12): 55-59 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0032
DUAN Rong, WANG Jing, YUE Chunguo, DONG Qingyu. A Ball Diameter Measuring Instrument Based on Optical Interferometry for Hemisphere Dynamic Pressure Motors[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(12): 55-59. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0032
Citation: DUAN Rong, WANG Jing, YUE Chunguo, DONG Qingyu. A Ball Diameter Measuring Instrument Based on Optical Interferometry for Hemisphere Dynamic Pressure Motors[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(12): 55-59. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0032

光学干涉法半球动压马达球径检测仪

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0032
详细信息
    作者简介:

    段荣(1961-),北京航天控制仪器研究所研究员,研究方向:机械设计等,邮箱:17710784912@163.com

A Ball Diameter Measuring Instrument Based on Optical Interferometry for Hemisphere Dynamic Pressure Motors

  • 摘要: 半球动压马达的球形偶件(即半球和球碗)由于精度高,其加工过程中的球径和球度检测必须依靠高精度三坐标仪和圆度仪,检测过程繁琐、复杂、耗时、低效,成为长期以来半球动压马达制造过程中最大的效率瓶颈之一。本文介绍了一种基于光的干涉原理研制而成的球径检测装置。工程应用表明:该装置具有操作简便、精度高和结果直观等优点,并可实现零件加工时的在位检测,极大地提高了检测效率,对提高半球动压马达乃至所有球形零件的制造效率具有重要意义。
  • 图  1  球形偶件

    Figure  1.  Spherical couple parts

    图  2  光的等厚干涉

    Figure  2.  Optical equal thickness interference

    图  3  干涉条纹的相关计算

    Figure  3.  The calculation of interference apertures

    图  4  基准光学样板检测球形零件

    Figure  4.  Checking spherical parts using a benchmark optical part

    图  5  合格与不合格球度光圈示例

    Figure  5.  The apertures examples of qualified and unqualified sphericity

    图  6  检测仪的组成

    Figure  6.  The composition of the instrument

    图  7  手持测头功能

    Figure  7.  Function of the handheld probe

    图  8  手持测头外形结构

    Figure  8.  Schematic of the handheld probe

    图  9  基准光学玻璃样板外形

    Figure  9.  Profile of the benchmark optical parts

    图  10  光学样板间的快速切换

    Figure  10.  Quick replacement of different optical parts

    图  11  具有干涉图形自动处理和球径显示功能

    Figure  11.  Function of auto-processing and display of ball diameters

    图  12  检测仪外形

    Figure  12.  The appearance of the measuring instrument case

    表  1  光圈数与球径差之间的对应关系表

    Table  1.   The correspondence between aperture number and ball radius

    光圈数N半径差(μm)光圈数N半径差(μm)
    0.250.0005.257.703
    0.500.0005.507.445
    0.750.3725.757.818
    1.000.7456.008.190
    1.251.1176.258.562
    1.501.4896.508.934
    1.751.8616.759.307
    2.002.2347.009.679
    2.252.6067.2510.051
    2.502.9787.5010.423
    2.753.3357.7510.795
    3.003.3278.0011.168
    3.254.0958.2511.540
    3.504.4678.5011.912
    3.754.8398.7512.285
    4.005.2129.0012.657
    4.255.5849.2513.029
    4.505.9569.5013.401
    4.756.3289.7513.774
    5.006.70110.0014.146
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    表  2  光圈形态与球度之间的对应关系

    Table  2.   The correspondence between aperture shape and sphericity

    光圈形态球度值(µm)
    0.1
    0.2
    0.3
    0.4
    0.5
    0.6
    0.7
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    表  3  球径检测结果对比

    Table  3.   Comparison of measurements of ball radius

    零件编号三坐标仪/mm光学干涉法/mm二者之差/µm
    球碗1R7.4964R7.49640
    球碗2R7.4988R7.49890.1
    球碗3R7.4940R7.49420.2
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    表  4  当前检测法与光学干涉法综合对比

    Table  4.   Comparison between the current method and the optical interferometry-based method

    对比项目三坐标+圆度仪光学干涉法说明
    检测时间20分钟4秒时间缩短至原来的1/300
    能否在位检测?不能
    能否直观了解面
    形误差情况?
    不能光圈形状可反映球度误差形貌
    需要专业人员
    操作?
    需要不需要
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  • 网络出版日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-12-01

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