一種管狀結構內表面粗糙度測量計算方法與流程

本發明涉及管狀內表面粗糙度測量問題，具體涉及一種管狀結構內表面粗糙度測量計算方法。

背景技術：

眾所周知，粗糙度值的確定是工程應用中必不可少的環節，特別是涉及管路運輸的石油化工類行業，對于管路的內表面粗糙度的確定更是十分關注。對于尺寸較大、粗糙度儀可伸入的管狀結構，可采用表面粗糙度儀直接測量的方式，但這一方式有很大的局限性，如結構彎曲處難以測量，特別是管狀結構的尺寸比較小，無法伸入測量，或者當所要測量的結構尺寸比較長時，粗糙度儀亦無法很好地發揮作用。工程上對此的處理方式是采用已有數據，直接應用總粗糙度值理論，定性地分析，并不能準確測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表面粗糙度值，是值得研究的問題。

哈爾濱理工大學的謝勇剛等人提出了用于具有表面深谷信號的表面粗糙度測量的高斯濾波方法(申請號:201610907699.9)，通過引入回歸理論和穩健估計理論，獲得用于開放輪廓的開環高斯濾波模型；確定上述用于開放輪廓的開環高斯濾波模型所使用的穩健估計權函數；利用當前獲得的用于開放輪廓的開環高斯濾波模型，對具有表面深谷信號的表面粗糙度測量數據進行高斯濾波。

中國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(申請號:201610859259.0)，利用帶阻濾波能有效降低切削刀痕信號干擾、突出晶界浮凸信息，而分形維數概念中尺碼法又能有效表示表面輪廓的曲折程度，本發明解決了當超精密切削無氧銅表面同時存在加工刀痕與晶界浮凸信息時，傳統的粗糙度測量無法區分其差異的問題，能夠有效識別晶界浮凸特點，定量地反映微觀尺度下超精加工表面的形貌特征信息。

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所張春雷等人提出了一種光學元件粗糙度在線檢測系統(申請號:201610957048.0)，其方案實現了對光學元件的在線粗糙度的檢測工作，有效提高了加工效率。

雖然上述提出了多種粗糙度值測量方法，但很少有涉及到管狀結構內表面粗糙度值的測量方法，仍然需要對于管狀結構內表面粗糙度值測量方法進行探究。

技術實現要素：

本發明的目的在于通過一種簡單可行的測量方式，來測量并計算管狀結構內表面粗糙度值，提供能用于解決工程問題的具體操作方法。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

1、一種管狀結構內表面粗糙度測量計算方法，其特征在于，利用現有表面粗糙度測量技術和厚度測量技術，對管狀結構內表面粗糙度進行測量，由測量結果求內表面粗糙度值，具體步驟如下：

(1)建立位置模型

A、沿s方向，用表面粗糙度儀測量距離長度為w的管狀結構外表面粗糙度值，將所測得數值在計算機中繪制成平面坐標曲線，生成外表面的輪廓線a，設沿管狀結構延長方向為X軸，垂直于X軸且由內表面指向外表面為Y軸方向。

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

C、與步驟A相同，沿s方向，用帶有探頭的表面粗糙度儀測量距離長度也為w的內表面，且測量位置與外表面測量位置對齊，同時將結果也繪制平面坐標中，得到這一段的內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、用厚度儀測量管狀結構的厚度，沿s方向，測量距離長度為w，將測量的數值繪制在D步驟所繪制的坐標系內，得到厚度分布線c。

E、將兩坐標系的輪廓圖繪制在同一坐標系內，兩輪廓圖的起點相對位置由端面處管狀結構的厚度確定，兩輪廓線起點和末尾的端點相連可得到區域p。

F、將各個位置處對應的厚度值在外表面粗糙度輪廓線上出來，連接各個點，得到內表面粗糙度輪廓線b1，連接輪廓線a和b1兩端點，得到區域q。

G、對比q與p的相對位置，計算兩區域重合度t，當t不符合精度要求時，重新調整測量位置，重復C、D、E、F，直至符合精度要求為止；當精度符合要求時，則可判斷最終F所得的位置模型是正確的，進入下一步驟：

(2)測量計算：

H、按F所確定的正確位置模型，對管狀結構外表面粗糙度和結構的厚度同時測量，將所測粗糙度結果繪制在坐標系中，同時在輪廓線上各個點處，向下作線段，線段長度為所在點處的管狀結構厚度值，最后將所有線段的端點連接起來，得出內表面輪廓線。

I、由H步驟所得內表面輪廓線，計算出內表面粗糙度。

J、一橫截面上，可旋轉不同角度，多次測量，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。

通過說明附圖及簡要說明，來詳細闡述該發明方法的實施方式，將對該發明有更深的理解。

附圖說明

圖1是本發明用于測量計算管狀結構內表面粗糙度值的實施步驟流程圖；

圖2是粗糙度儀測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是粗糙度儀測量內表面粗糙度示意圖；

圖5是繪制出的內表面粗糙度輪廓線；

圖6是厚度儀測量厚度示意圖；

圖7是厚度分布線；

圖8是外表面粗糙度輪廓線和內表面粗糙度輪廓線組成的區域；

圖9是外表面粗糙度輪廓線和厚度線組成的區域。

圖中標號：1.管狀結構；2.粗糙度儀；3.計算機；4.帶探頭的粗糙度儀；5.厚度儀。

具體實施方式

為了使本發明的技術手段、達成的目的和優點更加清楚表達，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

參考附圖1，是本發明方法的操作流程圖。首先建立位置模型，通過如附圖2的測量方式測量外表面粗糙度，粗糙度儀2在管狀結構1外表面上沿s所表示的方向，測量一小段w長度，將測得的數據在計算機3中繪制出來，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所示的測量方法測量管狀結構1內表面粗糙度，帶有探頭的粗糙度儀4在管狀結構1的內表面上沿s所示的方向，測量長度也為w的長度，同時將所得的數據在計算機3中繪制出來，得到如附圖5所示的內表面粗糙度輪廓線。接著按如附圖6所示的測量方式測量管狀結構1的厚度，用厚度儀5沿著s方向，測量長度為w的管狀結構1的厚度，并將測得的結果在計算機3中繪制出來，得到如附圖7所示的厚度分布線c。需要說明的是，粗糙度儀2與厚度儀5測量的起點在同一點處，帶探頭的粗糙度儀4測量起點與粗糙度儀2的測量起點在同一半徑線上。

將外表面粗糙度輪廓線a與內表面粗糙度輪廓線b繪制在同一坐標系中，得到區域p，將外表面粗糙度輪廓線a與厚度分布線c合并，得到區域q和計算內表面粗糙度輪廓線b1，計算p與q的重合度t，如果t＜95％，則需調整測量位置，重新進行精確定位，再次測量，如附圖1流程圖中所示；當t≥95％，認為所得的計算內表面粗糙度輪廓線b1可作為實際內表面粗糙度輪廓線b，直接由b1計算出內表面粗糙度值。若要提高測量結果的可信性，可將管狀結構1旋轉一定角度，取同一截面的其他位置，多次測量取平均值，最終確定某一截面處的內表面粗糙度值。

因此應該理解通過實施例方式引用了上述實施方式，并且本發明不限于具體顯示和以上描述的內容。相反，本發明的范圍包括上述各種特征的組合以及變形，以及熟悉本領域的技術人員在看到以上描述對本發明進行的修改和變形和現有技術中未公開的修改和變形。