드릴 파이프 나사 매개변수의 자동화 및 비접촉식 검출을 실현하기 위해 본 논문은 분광 공초점 측정 원리를 기반으로 단거리 센서를 이용한 대테이퍼 나사 형상 스캐닝 측정 방법을 제안한다. 이 방법은 분광 공초점 센서와 측정 대상 나사가 협동 움직임을 하여 나사 축선의 단면 형상 데이터를 빠르게 획득하여 나사 표면 품질을 특성화한다. 나사 축선과 회전대 축선의 축 불일치로 인한 측정 오차를 보정하기 위해 테이퍼 나사 점 레이저 측정 모델을 구축하고, 나사 이형 보상 알고리즘을 개발하며, 드릴 파이프 조인트 내부 나사 매개변수 2차원 레이저 측정 시스템을 개발하여 자동화 생산 라인과 통합하였다. 이 측정 시스템은 수직 구조를 채택하며 주로 베이스, 정밀 5축 이동 플랫폼, 그레이팅 센서, 제어 시스템, 소프트웨어 시스템 등으로 구성된다. 또한 드릴 파이프 조인트 내부 나사 매개변수 2차원 측정 및 평가 소프트웨어를 개발하여 피치, 치고, 테이퍼, 치형각, 기본면 중경 등 핵심 매개변수의 계산 및 평가를 구현하였다. 실험 결과 치형 이형 보상 알고리즘의 기본면 중경 보상률은 45.4%, 치형 반각 보상률은 45%, 테이퍼 보상률은 26.7%, 치고 보상률은 25%이며 피치에는 거의 영향을 미치지 않았다; 개발된 측정 시스템의 측정 정확도는 ±2 μm에 도달할 수 있으며, 측정 주기는 102초이다. 전통적인 측정 방법과 비교할 때 이 측정 시스템은 비접촉식 측정, 자동화 프로그램 수준이 높고 정밀도가 높으며 드릴 파이프 나사 측정의 정밀도 요구를 충족한다.

드릴 파이프 나사;나사 측정;형상 스캐닝 측정;분광 공초점 센서;나사 매개변수