留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

轮廓扫描法与双球法测量螺纹中径的差异分析

位恒政 裴丽梅 崔剑秋 郭斯宜 向思思

位恒政,裴丽梅,崔剑秋,等. 轮廓扫描法与双球法测量螺纹中径的差异分析[J]. 计量科学与技术,2023, 67(6): 49-53 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126
引用本文: 位恒政,裴丽梅,崔剑秋,等. 轮廓扫描法与双球法测量螺纹中径的差异分析[J]. 计量科学与技术,2023, 67(6): 49-53 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126
WEI Hengzheng, PEI Limei, CUI Jianqiu, GUO Siyi, XIANG Sisi. Analysis of the Discrepancies Between the Contour Scanning and Double Ball Stylus Methods for Thread Pitch Diameter Measurement[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(6): 49-53. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126
Citation: WEI Hengzheng, PEI Limei, CUI Jianqiu, GUO Siyi, XIANG Sisi. Analysis of the Discrepancies Between the Contour Scanning and Double Ball Stylus Methods for Thread Pitch Diameter Measurement[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(6): 49-53. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126

轮廓扫描法与双球法测量螺纹中径的差异分析

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126
基金项目: 中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKYS1601)。
详细信息
    作者简介:

    位恒政(1978-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:螺纹计量技术和坐标计量技术,邮箱:weihz@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TB921

Analysis of the Discrepancies Between the Contour Scanning and Double Ball Stylus Methods for Thread Pitch Diameter Measurement

  • 摘要: 中径参数是评价螺纹质量的重要参数,螺纹中径的测量方法主要有双球法和轮廓扫描法。在APMP.L-S9 圆柱螺纹量规国际比对中,对牙侧直线度较差的量规,两种方法的测量结果出现了较大差异。通过分析两种方法的螺纹参数计算方法发现,轮廓扫描法在进行中径计算时,需要对牙侧扫描轮廓进行直线拟合,相对双球法测量的实际接触面,存在位置平移,导致中径线偏移。因此螺纹牙侧面的直线度较差时,会导致两种方法中径测量结果显著差异,通过建立理论分析模型并实验验证了上述结论。对于螺纹塞规,轮廓扫描法的测量结果小于双球法的测量值;对于螺纹环规,轮廓扫描法的测量结果大于双球法的测量值。两种方法的差值约为左右牙侧直线度之和。该分析方法也适用于轮廓扫描法与三针法的差异分析。
  • 图  1  双球法测量示意图

    Figure  1.  Calibration of ring thread using the two-ball stylus method

    图  2  螺纹轮廓测量方法

    Figure  2.  Thread measurement with contour

    图  3  螺纹牙型轮廓线和拟合线

    Figure  3.  Thread tooth profile alongside the fitted line

    图  4  中径计算的差异分析

    Figure  4.  Analysis of pitch diameter measurement discrepancies

    图  5  螺纹轮廓扫描线

    Figure  5.  Scanned thread contour data

    图  6  左牙侧局部轮廓

    Figure  6.  Enlarged view of the left tooth profile

    图  7  右牙侧局部轮廓

    Figure  7.  Enlarged view of the right tooth profile

    图  8  中径测量结果分析

    Figure  8.  Analysis of pitch diameter measurement results

    表  1  M42 ×4.5 环规测量结果比较

    Table  1.   Comparison of M42 ×4.5 ring gauge measurement results using both methods /mm

      M42×4.5测量数据
    双球法 38.9865
    扫描法 38.9937
    两种方法实验差值 −0.0072
    左牙侧直线度 0.0042
    右牙侧直线度 0.0042
    两种方法计算差值 −0.0084
    下载: 导出CSV

    表  2  M80 ×4 环规测量结果比较

    Table  2.   Comparison of M80 ×4 ring gauge measurement results using both methods /mm

      M80×4测量数据
    双球法 77.4159
    扫描法 77.4166
    两种方法实验差值 −0.0007
    左牙侧直线度 0.0004
    右牙侧直线度 0.0006
    两种方法计算差值 −0.0010
    下载: 导出CSV
  • [1] Primozic Merkac T, Acko B. Comparising measuring methods of pitch diameter of thread gauges and analysis of influences on the measurement results[J]. Measurement, 2010, 43(3): 421-425. doi: 10.1016/j.measurement.2009.12.012
    [2] National Physical Laboratory. NPL notes on screw gauges[R]. London: NPL, 2010.
    [3] 姜丽兰. 一种探针常数C(双球法测量内螺纹)标定方案的设计[J]. 计量与测试技术, 2021, 48(10): 25-27. doi: 10.15988/j.cnki.1004-6941.2021.10.008
    [4] 贾晓杰. 双球法测量圆柱螺纹环规中径的测量不确定度评定[J]. 工业计量, 2014, 24(1): 43-44, 47. doi: 10.3969/j.issn.1002-1183.2014.01.015
    [5] 孙永泰. 双球法测量内螺纹中径[J]. 机械工业标准化与质量, 2005(1): 39. doi: 10.3969/j.issn.1007-6905.2005.01.013
    [6] Tong Q, Jiao C, Huang H. An automatic measuring method and system using laser triangulation scanning for the parameters of a screw thread[J]. Measurement Science and Technology, 2014, 25(3): 035202. doi: 10.1088/0957-0233/25/3/035202
    [7] Lotze W, Will J. Principle, theory and software for a new method of screw thread measurement by optical coordinate measuring systems[J]. Measurement, 1991, 9(4): 153-156. doi: 10.1016/0263-2241(91)90010-N
    [8] Hong E, Zhang H, Katz R. Non-contact inspection of internal threads of machined parts[J]. Int. J. Adv. Manuf. Tech, 2012, 62: 221-229. doi: 10.1007/s00170-011-3793-5
    [9] 林虎, 黄垚, 杨国梁, 等. 新一代齿轮螺旋线基准装置的研制[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(4): 67-73.
    [10] 张瑾, 范路, 胥成亮, 等. 基于CCD成像的油管螺纹参数自动化检测技术[J]. 工具技术, 2023, 57(3): 134-139. doi: 10.3969/j.issn.1000-7008.2023.03.028
    [11] 杨云涛, 关贞珍. 基于图像处理技术的螺纹几何参数测量[J]. 计量与测试技术, 2022, 49(1): 1-4. doi: 10.15988/j.cnki.1004-6941.2022.1.001
    [12] 虞佳佳, 黄文广, 张耀. 基于机器视觉的冷油管螺纹中径自动检测系统[J]. 机电工程, 2022, 39(6): 833-838. doi: 10.3969/j.issn.1001-4551.2022.06.017
    [13] Kosarevsky S, Latypov V. Detection of screw threads in computed tomography 3D density fields[J]. Measurement Science Review, 2013, 13(6): 292-297. doi: 10.2478/msr-2013-0043
    [14] 位恒政, 王为农, 裴丽梅, 等. 面向任务的坐标测量机测量不确定度评价方法[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(5): 115-119, 54. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9053
    [15] 张犇, 孙兴伟, 王迎春. 基于激光测量的圆锥螺纹检测方法研究[J]. 重型机械, 2018(5): 11-13. doi: 10.3969/j.issn.1001-196X.2018.05.004
    [16] 尤睿琦, 张超, 郝刚. 基于点云的高精度螺纹锥度测量方法[J]. 中国测试, 2022, 48(2): 34-40.
    [17] Sergey K, Viktor L. Development of an algorithm to detect screw threads in planar point clouds[J]. Measurement Science Review, 2013, 10(4): 22-24.
    [18] 倪高烽, 程维明. 基于接触式轮廓扫描的螺纹参数提取计算[J]. 农业装备与车辆程, 2021, 59(10): 46-51.
    [19] Schädel S, Wedmann A, Stein M. Advanced screw thread metrology using an areal measuring strategy and a holistic evaluation method[J]. Measurement Science and Technology, 2019, 30(7): 075009. doi: 10.1088/1361-6501/ab1501
    [20] Przyklenk1 A, Schädel S, Stein M. Verification of a calibration method for 3D screw thread metrology[J]. Measurement Science and Technology, 2021, 32(9): 094005. doi: 10.1088/1361-6501/abead2
    [21] Carmignato S, Chiffre L. D. A new method for thread calibration on coordinate measuring machines[J]. CIRP Annals, 2003, 52(1): 447-450. doi: 10.1016/S0007-8506(07)60622-2
    [22] 刘远模. 统一螺纹un系列内螺纹小径光滑塞规的计算[J]. 计量技术, 2019(8): 56-60.
    [23] Galestin R. 2006 Advanced 2D scanning: the solution for the calibration of thread ring and thread plug gauges[EB/OL]. www. iac-instruments. com.
    [24] Galestien R . Measurement of geometric parameters of internal and external screw thread and similar grooves: AU20010032482[P]. [2023-08-07
    [25] 张和君, 欧协锋, 马俊杰. 螺纹综合测量机的扫描原理与误差分析[J]. 计测技术, 2020, 40(3): 24-29.
    [26] 欧协锋. 螺纹机与测长机检测圆柱螺纹的分析比较[J]. 中国计量, 2018 (9): 98-101. doi: 10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2018.09.041
    [27] 王荣峰, 曹迪, 文浩, 等. 螺纹量规扫描测量仪径向测量示值误差不确定度分析[J]. 机电工程技术, 2022, 51 (12): 314-317. doi: 10.3969/j.issn.1009-9492.2022.12.072
    [28] 陈祥春. 轮廓仪测量螺纹中径结果的不确定度评估[J]. 计量与测试技术, 2023, 50(1): 115-118. doi: 10.15988/j.cnki.1004-6941.2023.1.033
    [29] BIPM. Calibration of Parallel Thread Gauges APMP. L-S9[EB/OL]. [2023-07-31] .https://www.bipm.org/kcdb/comparison?id=1162.
    [30] EURAMET. Determination of pitch diameter of parallel thread gauges by mechanical probing: EURAMET cg-10[S]. Braunschweig: EURAMET, 2012.
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  315
  • HTML全文浏览量:  124
  • PDF下载量:  44
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-07
  • 录用日期:  2023-05-24
  • 修回日期:  2023-08-03
  • 网络出版日期:  2023-08-10

目录

    /

    返回文章
    返回