基于三点法检测深孔直线度的测量系统

　　直线度是测量孔的重要指标之一，与尺寸精度、圆度和表面粗糙度同为影响产品质量的主要因素。因此，检测深孔的直线度，是孔类零件加工过程中的一个重要组成部分，也是对深孔零件进行质量控制和管理的主要手段。

　　目前，深孔直线度检测的精确度，依赖于检测器具的精密性和检测方法的准确性，而每种检测方法都有其适用性和局限性;如校正望远镜法，只适用测量已加工好的大孔;杠杆法，只能近似测量;圆度法，对被测对象要求高且精度较低;测量机测量法，虽精度高，速度快，能测各种孔径，但不能测量较长的内孔，且仪器价格较贵，不适用于一般厂矿企业的检测;超声波测量法，操作简单，实用性强，但其测量精度有限。根据精确性和经济性的要求，下面介绍一种用三点法测量深孔直线度的检测系统。

　　1测量原理

　　直线度误差，是指实际被测直线对其理想直线的变动量。根据ISO推荐的标准和国家标准，孔的直线度可分为给定方向的直线度误差和任意方向内的直线度误差。通常给定方向内的直线度误差，被称为平面直线度误差。任意方向内的直线度误差，被称为空间直线度误差。深孔表面为回转体表面，深孔直线度公差带，根据要素的特征及其使用要求，分为限制圆柱面素线形状误差的两平行直线和限制圆柱体轴线形状误差的圆柱体两种(见图1)。

　　根据过不在一条直线的三点可确定一个圆及该圆心坐标的原理，将三个位移传感器安装在测量杆的同一截面上，当测量杆沿孔轴向移动时，每个截面通过三个测量点P1、P2、P3测得其相应坐标值，过这三个坐标值，可确定该截面的圆心坐标。具体算法如下：

　　设P1(X1、Y1)，P2(X2，Y2)，P3(X3，Y3)，圆心坐标 O0(X0，Y0)，孔的半径为 R，因为 P1、P2、P3都是圆上的点，可列方程组：

　　解方程(1)可得圆心坐标

　　当测量杆在移动时，可获得每个截面上的圆心坐标，并得到其移动轨迹及波动范围。

　　2检测系统的构成

　　三点法测量孔直线度的装置结构由测量部分、A/D转换器、计算机处理部分组成(见图2)。

　　(1)测量部分。主要用于采集被测要素的数据。其结构见图3，在测量杆上同一截面内，装有3个位移传感器，测量杆在作轴向移动时，每一个截面上有3个点的位置信号，被传感器检测并传出。

　　(2) A/D转换器。将传感器采集到的模拟信号进行放大、滤波转化为数字信号，并传送给计算机，1个传感器对应1个通道，系统中所使用的A/D转换器可同时接受3个通道上的信号。