基於最小二乘圓法的膠管扣壓質量評定方法及檢測裝置與流程

2024-01-31 12:22:15

本發明提出一種基於最小二乘圓法的膠管扣壓質量評定方法及檢測裝置，該方法用於膠管扣壓件截面的圓度測量，可以有效地完成膠管扣壓件截面擠壓成型後的測量過程。

背景技術：

膠管總成由膠管體和連接接頭扣壓而成，用於輸送具有一定壓力和流量的流體，將分開的油路單元連接起來。由於其具有特殊的柔性功能，因而安裝連接方便，可吸收衝擊，降低管路振動，是流體傳動與控制系統中的重要管路部件，廣泛應用於加工裝備、工程機械、運輸機械和礦產機械等領域。

膠管接頭扣壓處漏油是膠管總成最主要的失效形式，在使用過程中甚至出現過因膠管總成扣壓處拔脫或斷裂而造成人員傷亡的嚴重安全事故。可見改善膠管總成的扣壓性能，提升扣壓可靠性至關重要。扣壓尺寸是膠管總成成型工藝中的關鍵參數，直接關係到膠管總成的使用性能和可靠性，膠管連接處的扣壓質量檢測是膠管生產中的重要步驟。

在工程實踐中，膠管扣壓處的密閉性與扣壓件截面的尺寸和圓度密切相關。現階段生產單位仍以遊標卡尺手工測量為主，工作重複性高，檢驗人員的勞動強度大，檢測手段比較落後，不能實現全檢且易受人的主觀影響，檢測數據沒有辦法積累和保存，不利於技術提高和生產改進；抽檢方式無法滿足日益增高的產品質量要求。實際測量通過測量幾個對邊尺寸，只要各對邊尺寸在公差範圍內，並且最大值與最小值之差不超過允許值即認為扣壓工序合格。實際上，通過對邊直徑來計算圓度誤差並不能有效保證截面圓度，真正有效的方法應該以半徑誤差來計算。

技術實現要素：

為解決以上問題，本發明提出了一種基於最小二乘圓法的膠管扣壓質量評定方法及檢測裝置，採用最小二乘圓法對線性位移傳感器測量的數據進行後處理，繼而評價膠管扣壓件的圓度誤差。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基於最小二乘圓法的膠管扣壓質量評定方法，包括以下步驟：

步驟1、計算各傳感器測量工位時的坐標：傳感器測頭坐標系σoxy，在空間周向均勻布置八個傳感器，初始位置時傳感器測頭距離坐標系σ的原點o為a毫米；當測頭位於測量工位時，設經過換算後各傳感器測杆位移分別為s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，則在極坐標系下各點坐標分別為(s0+a,0)，

步驟2、計算膠管扣壓件截面輪廓的最小二乘圓圓心坐標：將八個測點的坐標代入以下公式得出待測截面輪廓的最小二乘圓圓心坐標g(a,b)

式中i為測點序號，分別為0,1,2,3,4,5,6,7；

ri(即si+a)為各測點距離原點o的距離；

θi為各測點與原點o連線與x軸正半軸所成的夾角。

步驟3、計算圓度誤差：首先計算各測點與最小二乘圓圓心的距離，分別為r0,r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7，找出其中的最大值和最小值分別為rmax和rmin，然後以最小二乘圓圓心坐標g(a,b)為圓心，以rmax和rmin為半徑的兩個同心圓將待測輪廓包圍在內，故圓度誤差為：

fls＝rmax-rmin

一種基於最小二乘圓法的膠管扣壓質量評定裝置，主要包括機箱、推拉式電磁鐵、線性位移傳感器，在空間範圍內周向均勻布置八個線性位移傳感器和推拉式電磁鐵，推拉式電磁鐵與線性位移傳感器主體均固定在機箱後蓋上，推拉式電磁鐵的推拉杆和線性位移傳感器測杆固連；利用推拉式電磁鐵驅動線性位移傳感器測杆主動觸壓待測扣壓件截面，從而將線性位移傳感器電壓信號數據採集到上位機進行後續處理，傳感器輸出信號為0-100％輸入直流電壓值，電壓變化對應於位移變化。

測量前傳感器測頭位於初始位置，此時各測頭間距離最小；然後給推拉式電磁鐵通電，帶動線性位移傳感器測杆向後運動，放入工件至合適位置；再給電磁鐵斷電，此時傳感器測頭接觸待測截面，測量數據即電壓信號通過串口通信採集卡傳至上位機計算得出截面尺寸和圓度誤差並且給出合格與否標誌。

本發明的優點在於：相對於人工檢測的原理性不足和大量重複的工作，採用自動化程度高的位移傳感器採集位移數據從而在上位機計算膠管扣壓件截面輪廓的圓度，可以有效解決人工檢測效率低，檢測準確性低的問題。這種方法適用於類似工件圓度的測量，計算快速、準確，提高了檢測的自動化水平。

附圖說明

圖1本發明中推拉式電磁鐵、線性位移傳感器位置布置圖；

圖2本發明中最小二乘圓法評定圓度誤差示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明：

如圖1所示，傳感器和電磁鐵固定在設備機箱後蓋上，8個傳感器均勻布置在圓周方向，相鄰傳感器軸線所成角度均為45度。電磁鐵通電時將線性位移傳感器測頭遠離坐標系σ的原點，此時放入待測扣壓件；之後電磁鐵斷電，傳感器測頭在復位彈簧作用下壓緊扣壓件輪廓，從而由上位機採集數據計算輪廓圓度誤差。

步驟1、計算各傳感器測量工位時的坐標(見圖2)：傳感器測頭坐標系oxy，初始位置時各傳感器測頭在極坐標系下的坐標分別為(a,0)，(a,π)，

當傳感器測頭緊貼輪廓處於測量位置時，各測點為別為p0，p1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，由於各測頭運動位移分別為s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7。此時各測點極坐標為(s0+a,0)，(s4+a,π)，

步驟2、計算膠管扣壓件截面輪廓的最小二乘圓圓心坐標(見圖2)：此時r0，r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7分別為s0+a，s1+a，s2+a，s3+a，s4+a，s5+a，s6+a，s7+a。根據上述八個測點的坐標代入以下公式得出待測截面輪廓的最小二乘圓圓心坐標g(a,b)

步驟3、計算圓度誤差：先計算各測點與最小二乘圓圓心的距離，分別為r0，r1，r2，r3，r4，r5，r6和r7，計算公式如下

將以上八個數據按照大小排序，找出其中的最大值和最小值分別為rmax和rmin。則以最小二乘圓圓心坐標g(a,b)為圓心，以rmax和rmin為半徑的兩個同心圓將待測輪廓包圍在內(由於測點布置的實際情況，可能有部分輪廓處於圓環之外)，圓度誤差為

fls＝rmax-rmin

由傳感器檢測原理可知，在布置傳感器時應保證其測杆軸線位於坐標系σ要求的位置(見圖2)。