ドリルパイプのねじパラメータの自動化および非接触式検出を実現するため、本論文は分光共焦測定原理に基づき、短距離センサーによる大テーパーねじ輪郭スキャン測定方法を提案する。本方法は分光共焦センサーと測定対象ねじの協調運動を採用し、ねじ軸線の断面輪郭データを高速で取得し、ねじ表面品質を特徴付ける。ねじ軸線と回転台軸線の不同軸による測定誤差を補正するため、テーパーねじ点レーザー測定モデルを構築し、ねじ山形状歪み補償アルゴリズムを開発し、ドリルパイプ継手内ねじパラメータ2次元レーザー測定システムを開発して自動化生産ラインに統合した。本測定システムは垂直構造を採用し、主にベース、精密5軸移動プラットフォーム、グレーティングセンサー、制御システム、ソフトウェアシステムで構成される。また、ドリルパイプ継手内ねじパラメータの2次元測定および評価ソフトウェアを開発し、ピッチ、山高、テーパー、山形角、基面中径などの主要パラメータの計算と評価を実現した。実験結果は、山形歪み補償アルゴリズムによる基面中径の補償率が45.4％、山形半角の補償率が45％、テーパーの補償率が26.7％、山高の補償率が25％であり、ピッチにはほとんど影響しないことを示した。開発した測定システムの測定精度は±2 μmに達し、測定周期は102秒である。従来の測定方法と比較して、本測定システムは非接触測定、自動化プログラムの高度化および高精度という特徴を持ち、ドリルパイプねじの測定精度要求を満たす。

ドリルパイプねじ;ねじ測定;輪郭スキャン測定;分光共焦センサー;ねじパラメータ