油管接箍内螺纹在线非接触激光立体扫描检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种油管接箍内螺纹在线非接触激光立体扫描检测装置，用于油管接箍车丝机床等专用机床加工内螺纹过程中，对所有被加工的内螺纹齿形参数进行逐一、全方位、动态在线三维立体扫描检测。本实用新型专利技术由轴向运动机构组件、径向转动机构组件和激光检测探头组件组成。径向转动机构组件固连于轴向运动机构组件末端，激光检测探头组件固连在径向转动机构组件末端。本实用新型专利技术具有三维立体扫描检测功能，可对油管接箍内螺纹不同的径向轴截面齿形做高速、高精度在线激光立体扫描，获取油管接箍内螺纹齿形的三维立体几何信息。可提高内螺纹参数检测精度与速度，大幅减轻检测工人的劳动强度，避免人为因素对测量精度的影响。并可用于在线质量监测与预报，提高产品质量。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种油管接箍内螺纹在线非接触激光立体扫描检测装置，可用于 油管接箍车丝机床等专用机床加工内螺纹过程中，对所有被加工的内螺纹齿形进行逐一 的、全方位、动态在线三维立体扫描检测，获取齿形齿面的三维立体几何信息。根据这些立 体几何信息，可综合计算出内螺纹的各项参数指标，并进行误差补偿与修正。本技术属 于机床精密检测技术和自动测试

技术介绍
在油田开采技术与设备中，油管之间的互连是由油管接箍通过螺纹连接来实现 的。因此，油管接箍在下井工具与设备中起着不可替代的重要作用。油管接箍除了应具有 足够的连接强度以外，还要保证良好的密封性。因此相关技术标准对油管接箍的锥形内螺 纹提出了非常严格的要求。通常，油管接箍内螺纹(如常用的2 7/8EU规格)是采用车丝机床(如PMC-1007CN 型车丝机)批量、自动加工完成的。而对于这些批量加工生产的油管接箍产品，现阶段尚无 用于加工机床在线检测产品的检测装置，而只有两种离线的检测方法。一种是现场抽检，工 人在现场根据检测规章定期抽取油管接箍产品样件，目测加工后的内螺纹表面质量并用螺 纹塞规等标准仪器量规手动检测，必要时还要用螺距量规、锥度量规等对螺纹的螺距、锥度 等参数进行单项检测；另一种是实验室抽查检测，选取个别单件产品，用笔式记录仪记录内 螺纹齿型，然后手工做图测绘，人工进行数据处理、填表存档。以上两种方法不但造成工人劳动强度大、效率低，检测结果受人为因素影响大。而 且，螺纹塞规等检具只能进行螺纹综合检验，即只能测出由综合因素造成的不合格产品。但 到底是由加工机床的哪些因素造成的，很难判断，不能对生产起直接指导作用。更为严重的是，其均为离线抽查检测。对大批量生产的油管接箍产品只能起到部 分程度的质量保障作用。一旦检测到某个产品某项指标不合格，也很难直接发现造成质量 问题的根源。特别是对批量生产的油管接箍产品，抽查某件产品不合格，更无法判断是否整 个批次均有质量问题，还是个别单件产品的质量问题。对产品质量保障的力度非常有限。目前的相关内外螺纹自动测试技术或装置，本质都是静态、二维测量，即只能在静 止状态下，对内螺纹的某一特定轴截面的齿形进行检测，无法获知其它轴向截面齿形的信 息。而技术人员往往又以这个特定轴截面的信息而得出相关的测试结论，判断相关参数是 否合格，测试的准确性难以保证。而有些参数的测量，只凭借某一特定轴截面齿形的测量数 据无法准确获知。例如内螺纹的锥度，只凭借某一特定轴截面的齿形数据计算出的锥度，由 于测量装置和工件的安装误差造成计算得出的锥度参数值无法满足精度要求，而且非常不 容易修正。因此，现有油管接箍内螺纹检测方法、技术和装置，无法进行三维立体检测，更不 能进行在线检测，起不到质量预测、预报，质量控制的作用。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的缺陷，提供一种油管接箍内螺纹在线非 接触激光立体扫描检测装置，用于油管接箍车丝机床等专用机床加工油管接箍内螺纹过程 中，对被加工的油管接箍内螺纹齿形，进行逐一的、全方位、动态在线三维立体扫描检测，获 取每个油管接箍产品内螺纹的三维空间立体齿形几何信息，建立整个油管接箍内螺纹的立 体模型。根据这些立体信息，可综合计算出内螺纹的各项参数指标，主要包括螺距、螺纹锥 度、齿高和齿形角等，并进行误差补偿与修正，提高内螺纹参数检测精度与速度，大幅度减 轻检测工人的劳动强度，避免人为因素对测量精度的影响。并可用于在线质量监测与预报， 进一步提高产品质量。本技术的在线非接触激光立体扫描检测装置，具有一个沿水平轴向的运动自 由度X，还具有一个固连在水平轴上，并以水平轴为旋转轴的回转自由度θ。两个运动自由 度均可以实现高速、精密定位运动。即水平轴向可以做精确直线步进运动，回转自由度可以 精确转动定位至角度9k。固连在装置末端的激光检测探头采用激光共聚焦检测方式，精确 测量被测齿形齿面的纵向位移量Yi。当装置进行扫描检测时，首先回转至一个初始角度θ ^，而后装置沿水平轴直线步 进定位至Xtl位置，此时激光检测探头测量被测齿形齿面的纵向位移量Ytl，得到此处齿形的 坐标值(Xo，Y0)；而后装置再沿水平轴直线步进定位至下一个位置X1,激光检测探头再次测 量此处被测齿形齿面的纵向位移量Y1，得到此处齿形的坐标值(X1, Y1)。依次步骤，在回转 角度为θ ^的轴截面，可以测量得到η个位置的齿形的坐标值，得到此θ ^轴截面的一段齿 形的坐标系列(Xi, Yi, θ Q) (i = l，2......η)。而后，装置水平轴向复位，然后再回转至一个角度θ 10依照上述水平扫描步骤，在 回转角度为θ ！的轴截面，也可以测量得到η个位置的齿形的坐标值，进而可以得出此轴截 面的一段齿形的坐标系列(XyYi, Q1) (i = 1,2......η)。依次方法可以得到被测内螺纹圆周方向360度范围内不同轴截面的齿形坐标值系列(XpYi, ek) (i = 1,2......η ;k = 1,2......m)。根据坐标系列(XiJi, θ k) (i = 1，2......n;k= 1,2......m)可以建立内螺纹的三维空间立体齿形信息，进而可以计算出各种被测量参数。本技术的技术方案为一种油管接箍内螺纹在线非接触激光立体扫描检测装 置，其中至少应包括一轴向运动机构组件，用以带动径向转动机构组件、激光检测探头组件做快速、精 密轴向步进定位运动，并用于将整个检测装置定位安装到油管接箍内螺纹切削机床工位卡 盘上；一径向转动机构组件，固连于轴向运动机构组件末端，其回转中心轴线与轴向运 动机构组件轴线重合；用以带动激光检测探头组件以轴向运动机构组件中心轴线为旋转轴 做快速、精密旋转定位运动；一激光检测探头组件，用以固连在径向转动机构组件末端，采用激光共聚焦检测 方式精确测量被测齿形齿面的纵向位移量。该轴向运动机构组件具体包括一安装底板，用以将整个检测装置定位安装到油管接箍内螺纹车丝机床等专用机5床的卡盘上；一外套筒，同轴固定于安装底板上，并且在该外套筒内部，沿外套筒中心轴线，对 称有两个平行于中心轴线的导套孔；四个滚珠导套，两两分别同轴安装到外套筒的导套孔中，并分别用一大挡圈轴向 锁紧；两个导柱，分别插入两组滚珠导套中；两个弹簧，分别套入两个导柱的尾部后，再分别利用两个导柱挡圈轴向锁紧；一直线步进电机，整个轴向运动机构组件的动力源，用以接收控制指令，步进指定 的轴向位移，同轴固定于安装底板内部的大通孔中，其电机轴头部与角接触球轴承内孔固 连在一起；一挡板，同轴套入直线步进电机电机轴头部的角接触球轴承上，并与挡板轴向定 位固定连接，所述的两个导柱分别安装到挡板的导柱安装孔I和导柱安装孔中II中，并固 定连接；一后盖，与安装底板后部同轴固定连接。该径向转动机构组件具体包括一支撑轴承，支撑轴承内孔同轴固连到挡板上；—大齿轮，同轴固连到支撑轴承外圈上；一前盖，与挡板同轴固定连接；一轴承盖，同轴固连到大齿轮前端；一直流减速电机，整个径向转动机构组件的动力源，用以接收控制指令，步进旋转 指定的角度，直流减速电机与挡板非同轴固定连接；一小齿轮，同轴固定于直流减速电机的电机轴头部，并与所述大齿轮啮合；一横支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油管接箍内螺纹在线非接触激光立体扫描检测装置，其特征在于：该装置至少应包括：　　一轴向运动机构组件；　　一径向转动机构组件，固连于轴向运动机构组件末端，其回转中心轴线与轴向运动机构组件轴线重合；　　一激光检测探头组件，固连在径向转动机构组件末端；　　该轴向运动机构组件具体包括：　　一安装底板，将整个检测装置定位安装到油管接箍内螺纹车丝机床或其他专用机床的卡盘上；　　一外套筒，同轴固定于安装底板上，并且在该外套筒内部，沿外套筒中心轴线，对称有两个平行于中心轴线的导套孔；四个滚珠导套，两两分别同轴安装到外套筒的导套孔中，并分别用一大挡圈轴向锁紧；　　两个导柱，分别插入两组滚珠导套中；　　两个弹簧，分别套入两个导柱的尾部后，再分别利用两个导柱挡圈轴向锁紧；　　一直线步进电机，整个轴向运动机构组件的动力源，同轴固定于安装底板内部的大通孔中，其电机轴头部与角接触球轴承内孔固连在一起；　　一挡板，同轴套入直线步进电机电机轴头部的角接触球轴承上，并与挡板轴向定位固定连接，所述的两个导柱分别安装到挡板的导柱安装孔Ⅰ和导柱安装孔中Ⅱ中，并固定连接；　　一后盖，与安装底板后部同轴固定连接；　　该径向转动机构组件具体包括：　　一支撑轴承，支撑轴承内孔同轴固连到挡板上；　　一大齿轮，同轴固连到支撑轴承外圈上；　　一前盖，与挡板同轴固定连接；　　一轴承盖，同轴固连到大齿轮前端；一直流减速电机，整个径向转动机构组件的动力源，直流减速电机与挡板非同轴固定连接；　　一小齿轮，同轴固定于直流减速电机的电机轴头部，并与所述大齿轮啮合；　　一横支架，一端同轴固定连接到轴承盖；　　该激光检测探头组件具体包括：　　一支撑套筒，同轴固定连接到横支架的另一端；　　一定位楔块，使激光共聚焦检测探头与支撑套筒进行定位，以令激光共聚焦检测探头发出的激光束轴线垂直于径向转动机构组件的回转中心轴线；　　一激光共聚焦检测探头，与支撑套筒通过定位楔块定位后，固定连接到所述的支撑套筒内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，肖凤艳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：11