4.4  测量不确定度评定 32

结  论 36

致  谢 37

参考文献 38 

1  引言

介绍了课题的来源、目的及意义，并阐述了密封圈测量技术的研究现状，最后对本课题研究内容作了说明。

1.1  课题背景及意义

本课题来源于中国航天科技集团公司第八研究院第八零三研究所委托项目“航天密封圈智能测量与检测设备研发”，侧重于尺寸测量系统的开发。针对O形橡胶密封圈（简称O形圈），研究视觉测量关键技术，开发出具有自主知识产权的视觉测量系统。O形圈的大径（内径）范围是Φ2mm～Φ140mm，小径（截面直径）范围是Φ0.5mm～Φ10mm。

航空航天系统中多采用密封性、可靠性和经济适用性都比较优良的机械密封方式。而密封圈又是机械密封中一个常用的辅助元件，其特征参数对密封系统的可靠性来说非常重要，需要进行全检。各类密封圈中，Ｏ形圈最常用，其特征参数主要指尺寸和表面质量参数，而尺寸参数又包含了大径和小径 [1]。

现在已有多种方法可以测量航天密封圈尺寸，但都有较大弊端。锥棒法和柔性尺法对密封圈的人工干预较多，自动化程度不高，测量效率受到较大的影响，且属于接触式测量，会对密封圈造成挤压变形，测量精度不高。切片投影法则属于破坏性测量，并不贴合航天密封圈全检的应用需求。而断面自动测量仪虽然在精度方面表现良好，但是自动化程度并不高，且价格昂贵。

传统的测量技术和设备难以在精度、效率及自动化程度等方面完全满足密封圈零件的测量要求。机器视觉测量技术具有非接触、柔性好、精度高、速度快、自动化和智能化水平高、易于同设计信息与加工控制信息集成等优点，可以很好地满足密封圈零件的测量要求[2]。例如，视觉图像技术的非接触性可保证测量过程中，密封圈不产生弹性变形，这从对被测对象的影响方面保证了测量结果的可靠性。研发出一套可用于O形圈的视觉测量系统，可以提高测量的效率，同时提高测量结果的稳定性和精确性。此外，利用机器视觉技术还可对测检过程进行深度开发，构建专用的自动测检系统，实现全自动智能化测检。

1.2  密封圈测量技术研究现状

密封圈尺寸特征的测量方法可分为接触式测量和非接触式测量两大类。

（1）接触式测量

常用的传统接触式测量方法有卡尺测量法、量规测量法、锥棒测量法、柔性尺测量法、改装百分表测量法；由于密封圈材料具有弹性，测量力会使其产生变形，因此，接触式测量方法的测量精度不高，测量效率较低。

（2）非接触式测量

（a）传统方法

非接触式测量方法主要包括采用大型投影仪、工具显微镜、断面自动测量仪以及截面切片投影法等进行的测量。非接触式测量能克服测量力的影响，但上述４种非接触测量方法中，采用投影仪或工具显微镜的测量会由于O形圈自由状态下的轮廓不是标准圆周，只测一条直径会产生较大的误差而要测3条以上不同方向的直径然后取平均值，从而使得测量过程中人工干预较多，测量效率低，测量结果易受主观因素影响，而且，这两种方法受量程限制，无法测量规格较大的O形圈；另外，断面自动测量仪测量成本高；切片投影法属于破坏性测量，只能用于抽检截面尺寸。

（b）基于机器视觉的尺寸测量方法