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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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  • [1] 姚启均. 光学教程[M]. 5版. 北京: 高等教育出版社, 2014: 35-54.
    [2] 马科斯·波恩, 埃米尔·沃尔夫. 光学原理(上册)[M]. 7版. 北京: 电子工业出版社, 2006: 265-268.
    [3] 王文生, 苗华, 陈宇, 等. 现代光学测试技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2013: 208-238.
    [4] 舒朝濂, 田爱玲, 杭凌侠, 等. 现代光学制造技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2013: 68-91.
    [5] 赵凯华. 新概念物理教程光学[M]. 北京: 高等教育出版, 2013: 63-66.
    [6] 徐德衍, 王青, 高志山, 等. 现行光学元件检测与国际标准[M]. 科学出版社, 2009: 86-102.
    [7] 赵俊民. 关于光学样板的精度及其工艺保证[J]. 光学仪器, 1982, 4(1): 66-73.
    [8] 曹卫军. 基于Origin的牛顿环实验仿真[J]. 高师理科学刊, 2016, 36(1): 43-38. doi: 10.3969/j.issn.1007-9831.2016.01.011
    [9] 李玉强. 干涉实验明暗条纹公式及条纹级次的讨论[J]. 伊犁师范学院学报(自然科学版), 2016, 10(1): 91-96.
    [10] 王蕴杰. 基于Matlab的牛顿环白光干涉实验仿真[J]. 大学物理实验, 2014, 27(4): 97-99.
    [11] 王筠, 王翩. 牛顿环测透镜曲率半径试验的对比研究[J]. 湖北第二师范学院学报, 2015, 28(8): 19-23. doi: 10.3969/j.issn.1674-344X.2015.08.005
    [12] 王元康. 光学零件高效加工工艺研究[D]. 西安: 西安工业大学, 2012.
    [13] 魏彩云. 干涉条纹图像的空域处理与应用研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2011.
    [14] 权贵秦. 光干涉法检测光学非球面面形研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2012.
    [15] 毛洁. 高精度曲率半径干涉测量技术研究[D]. 成都: 中国科学院光电技术研究所, 2015.
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  • 网络出版日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-12-18

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