本發(fā)明涉及管狀內(nèi)表面粗糙度測(cè)量問(wèn)題，具體涉及一種管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度測(cè)量計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，粗糙度值的確定是工程應(yīng)用中必不可少的環(huán)節(jié)，特別是涉及管路運(yùn)輸?shù)氖突ゎ愋袠I(yè)，對(duì)于管路的內(nèi)表面粗糙度的確定更是十分關(guān)注。對(duì)于尺寸較大、粗糙度儀可伸入的管狀結(jié)構(gòu)，可采用表面粗糙度儀直接測(cè)量的方式，但這一方式有很大的局限性，如結(jié)構(gòu)彎曲處難以測(cè)量，特別是管狀結(jié)構(gòu)的尺寸比較小，無(wú)法伸入測(cè)量，或者當(dāng)所要測(cè)量的結(jié)構(gòu)尺寸比較長(zhǎng)時(shí)，粗糙度儀亦無(wú)法很好地發(fā)揮作用。工程上對(duì)此的處理方式是采用已有數(shù)據(jù)，直接應(yīng)用總粗糙度值理論，定性地分析，并不能準(zhǔn)確測(cè)量某一截面位置處的粗糙度值，如何定量地確定某一位置的內(nèi)表面粗糙度值，是值得研究的問(wèn)題。

哈爾濱理工大學(xué)的謝勇剛等人提出了用于具有表面深谷信號(hào)的表面粗糙度測(cè)量的高斯濾波方法(申請(qǐng)?zhí)?201610907699.9)，通過(guò)引入回歸理論和穩(wěn)健估計(jì)理論，獲得用于開(kāi)放輪廓的開(kāi)環(huán)高斯濾波模型；確定上述用于開(kāi)放輪廓的開(kāi)環(huán)高斯濾波模型所使用的穩(wěn)健估計(jì)權(quán)函數(shù)；利用當(dāng)前獲得的用于開(kāi)放輪廓的開(kāi)環(huán)高斯濾波模型，對(duì)具有表面深谷信號(hào)的表面粗糙度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯濾波。

中國(guó)工程物理研究院材料研究所帥茂兵等人提出了一種表征超精密切削表面晶界浮凸的新方法(申請(qǐng)?zhí)?201610859259.0)，利用帶阻濾波能有效降低切削刀痕信號(hào)干擾、突出晶界浮凸信息，而分形維數(shù)概念中尺碼法又能有效表示表面輪廓的曲折程度，本發(fā)明解決了當(dāng)超精密切削無(wú)氧銅表面同時(shí)存在加工刀痕與晶界浮凸信息時(shí)，傳統(tǒng)的粗糙度測(cè)量無(wú)法區(qū)分其差異的問(wèn)題，能夠有效識(shí)別晶界浮凸特點(diǎn)，定量地反映微觀尺度下超精加工表面的形貌特征信息。

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所張春雷等人提出了一種光學(xué)元件粗糙度在線檢測(cè)系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?201610957048.0)，其方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)光學(xué)元件的在線粗糙度的檢測(cè)工作，有效提高了加工效率。

雖然上述提出了多種粗糙度值測(cè)量方法，但很少有涉及到管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度值的測(cè)量方法，仍然需要對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度值測(cè)量方法進(jìn)行探究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過(guò)一種簡(jiǎn)單可行的測(cè)量方式，來(lái)測(cè)量并計(jì)算管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度值，提供能用于解決工程問(wèn)題的具體操作方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1、一種管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度測(cè)量計(jì)算方法，其特征在于，利用現(xiàn)有表面粗糙度測(cè)量技術(shù)和厚度測(cè)量技術(shù)，對(duì)管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量，由測(cè)量結(jié)果求內(nèi)表面粗糙度值，具體步驟如下：

(1)建立位置模型

A、沿s方向，用表面粗糙度儀測(cè)量距離長(zhǎng)度為w的管狀結(jié)構(gòu)外表面粗糙度值，將所測(cè)得數(shù)值在計(jì)算機(jī)中繪制成平面坐標(biāo)曲線，生成外表面的輪廓線a，設(shè)沿管狀結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)方向?yàn)閄軸，垂直于X軸且由內(nèi)表面指向外表面為Y軸方向。

B、由粗糙度定義，建立坐標(biāo)系時(shí)，使X軸與已繪制的外表面粗糙度輪廓的算術(shù)平均中線重合,原點(diǎn)為中線與端面的交點(diǎn)。

C、與步驟A相同，沿s方向，用帶有探頭的表面粗糙度儀測(cè)量距離長(zhǎng)度也為w的內(nèi)表面，且測(cè)量位置與外表面測(cè)量位置對(duì)齊，同時(shí)將結(jié)果也繪制平面坐標(biāo)中，得到這一段的內(nèi)表面粗糙度輪廓曲線b，曲線的X軸方向與A步驟中所述一致，Y軸方向與A步驟中所述方向相反。

D、用厚度儀測(cè)量管狀結(jié)構(gòu)的厚度，沿s方向，測(cè)量距離長(zhǎng)度為w，將測(cè)量的數(shù)值繪制在D步驟所繪制的坐標(biāo)系內(nèi)，得到厚度分布線c。

E、將兩坐標(biāo)系的輪廓圖繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)，兩輪廓圖的起點(diǎn)相對(duì)位置由端面處管狀結(jié)構(gòu)的厚度確定，兩輪廓線起點(diǎn)和末尾的端點(diǎn)相連可得到區(qū)域p。

F、將各個(gè)位置處對(duì)應(yīng)的厚度值在外表面粗糙度輪廓線上出來(lái)，連接各個(gè)點(diǎn)，得到內(nèi)表面粗糙度輪廓線b1，連接輪廓線a和b1兩端點(diǎn)，得到區(qū)域q。

G、對(duì)比q與p的相對(duì)位置，計(jì)算兩區(qū)域重合度t，當(dāng)t不符合精度要求時(shí)，重新調(diào)整測(cè)量位置，重復(fù)C、D、E、F，直至符合精度要求為止；當(dāng)精度符合要求時(shí)，則可判斷最終F所得的位置模型是正確的，進(jìn)入下一步驟：

(2)測(cè)量計(jì)算：

H、按F所確定的正確位置模型，對(duì)管狀結(jié)構(gòu)外表面粗糙度和結(jié)構(gòu)的厚度同時(shí)測(cè)量，將所測(cè)粗糙度結(jié)果繪制在坐標(biāo)系中，同時(shí)在輪廓線上各個(gè)點(diǎn)處，向下作線段，線段長(zhǎng)度為所在點(diǎn)處的管狀結(jié)構(gòu)厚度值，最后將所有線段的端點(diǎn)連接起來(lái)，得出內(nèi)表面輪廓線。

I、由H步驟所得內(nèi)表面輪廓線，計(jì)算出內(nèi)表面粗糙度。

J、一橫截面上，可旋轉(zhuǎn)不同角度，多次測(cè)量，取平均值，得出某一橫截面處的粗糙度值。

2、步驟F所述精度要求具體為重合度t范圍95％以上。

通過(guò)說(shuō)明附圖及簡(jiǎn)要說(shuō)明，來(lái)詳細(xì)闡述該發(fā)明方法的實(shí)施方式，將對(duì)該發(fā)明有更深的理解。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于測(cè)量計(jì)算管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面粗糙度值的實(shí)施步驟流程圖；

圖2是粗糙度儀測(cè)量外表面粗糙度示意圖；

圖3是繪制出的外表面粗糙度輪廓線；

圖4是粗糙度儀測(cè)量?jī)?nèi)表面粗糙度示意圖；

圖5是繪制出的內(nèi)表面粗糙度輪廓線；

圖6是厚度儀測(cè)量厚度示意圖；

圖7是厚度分布線；

圖8是外表面粗糙度輪廓線和內(nèi)表面粗糙度輪廓線組成的區(qū)域；

圖9是外表面粗糙度輪廓線和厚度線組成的區(qū)域。

圖中標(biāo)號(hào)：1.管狀結(jié)構(gòu)；2.粗糙度儀；3.計(jì)算機(jī)；4.帶探頭的粗糙度儀；5.厚度儀。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、達(dá)成的目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚表達(dá)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參考附圖1，是本發(fā)明方法的操作流程圖。首先建立位置模型，通過(guò)如附圖2的測(cè)量方式測(cè)量外表面粗糙度，粗糙度儀2在管狀結(jié)構(gòu)1外表面上沿s所表示的方向，測(cè)量一小段w長(zhǎng)度，將測(cè)得的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)3中繪制出來(lái)，得到如附圖3所示的外表面粗糙度輪廓線a。其次，按附圖4所示的測(cè)量方法測(cè)量管狀結(jié)構(gòu)1內(nèi)表面粗糙度，帶有探頭的粗糙度儀4在管狀結(jié)構(gòu)1的內(nèi)表面上沿s所示的方向，測(cè)量長(zhǎng)度也為w的長(zhǎng)度，同時(shí)將所得的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)3中繪制出來(lái)，得到如附圖5所示的內(nèi)表面粗糙度輪廓線。接著按如附圖6所示的測(cè)量方式測(cè)量管狀結(jié)構(gòu)1的厚度，用厚度儀5沿著s方向，測(cè)量長(zhǎng)度為w的管狀結(jié)構(gòu)1的厚度，并將測(cè)得的結(jié)果在計(jì)算機(jī)3中繪制出來(lái)，得到如附圖7所示的厚度分布線c。需要說(shuō)明的是，粗糙度儀2與厚度儀5測(cè)量的起點(diǎn)在同一點(diǎn)處，帶探頭的粗糙度儀4測(cè)量起點(diǎn)與粗糙度儀2的測(cè)量起點(diǎn)在同一半徑線上。

將外表面粗糙度輪廓線a與內(nèi)表面粗糙度輪廓線b繪制在同一坐標(biāo)系中，得到區(qū)域p，將外表面粗糙度輪廓線a與厚度分布線c合并，得到區(qū)域q和計(jì)算內(nèi)表面粗糙度輪廓線b1，計(jì)算p與q的重合度t，如果t＜95％，則需調(diào)整測(cè)量位置，重新進(jìn)行精確定位，再次測(cè)量，如附圖1流程圖中所示；當(dāng)t≥95％，認(rèn)為所得的計(jì)算內(nèi)表面粗糙度輪廓線b1可作為實(shí)際內(nèi)表面粗糙度輪廓線b，直接由b1計(jì)算出內(nèi)表面粗糙度值。若要提高測(cè)量結(jié)果的可信性，可將管狀結(jié)構(gòu)1旋轉(zhuǎn)一定角度，取同一截面的其他位置，多次測(cè)量取平均值，最終確定某一截面處的內(nèi)表面粗糙度值。

因此應(yīng)該理解通過(guò)實(shí)施例方式引用了上述實(shí)施方式，并且本發(fā)明不限于具體顯示和以上描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合以及變形，以及熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在看到以上描述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改和變形和現(xiàn)有技術(shù)中未公開(kāi)的修改和變形。