面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償方法及補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償方法及補(bǔ)償系統(tǒng)。對(duì)于小型工件，檢測(cè)完成后，如果不合格還需要重新裝在加工中心上進(jìn)行二次修整加工，這樣就會(huì)造成二次裝卡誤差；對(duì)于大型工件，會(huì)造成二次裝卡誤差等問(wèn)題。本發(fā)明的組成包括:紅寶石測(cè)頭（1），紅寶石測(cè)頭與陶瓷測(cè)桿（2）連接，陶瓷測(cè)桿與壓力傳感器（3）連接，壓力傳感器與信號(hào)發(fā)射器（4）連接，壓力傳感器與刀柄（5）連接，刀柄與三軸機(jī)床（6）連接，信號(hào)發(fā)射器與信號(hào)接收器（7）通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接，信號(hào)接收器安裝在三軸機(jī)床上，信號(hào)接收器與三軸機(jī)床的JA40接口電連接，三軸機(jī)床與電腦主機(jī)（8）電連接。本發(fā)明用于普通平面及自由曲面的測(cè)量誤差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償方法及補(bǔ)償系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償方法及補(bǔ)償系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)加工提出越來(lái)越高的精度要求，傳統(tǒng)的測(cè)量方式一般是離線測(cè)量，即在加工中心加工完成后，卸下工件，放在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或者其他檢測(cè)設(shè)備上進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于小型工件，離線測(cè)量搬運(yùn)比較方便，但檢測(cè)完成后，如果不合格還需要重新裝在加工中心上進(jìn)行二次修整加工，這樣就會(huì)造成二次裝卡誤差。對(duì)于大型工件，不僅會(huì)造成二次裝卡誤差，而且搬運(yùn)不方便，浪費(fèi)工時(shí)。由此，在線測(cè)量變得尤為重要。
[0003]在機(jī)測(cè)量一般使用的是接觸式測(cè)頭，測(cè)頭頂端是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的球體。測(cè)量時(shí)測(cè)頭與工件表面接觸，測(cè)針產(chǎn)生偏移觸發(fā)測(cè)頭內(nèi)部信號(hào)，信號(hào)接收器收到信號(hào)后，配合機(jī)床等設(shè)備記錄出測(cè)頭的坐標(biāo)位置，將坐標(biāo)儲(chǔ)存在機(jī)床內(nèi)存里，測(cè)量完成后將數(shù)據(jù)傳輸回軟件。與工件接觸的測(cè)頭部分是測(cè)針頂部的球形外表面，一般這個(gè)頂端球是一個(gè)半徑固定的標(biāo)準(zhǔn)球。由于測(cè)頭的特性，決定了記錄的數(shù)值只能是測(cè)頭球心的坐標(biāo)，在測(cè)量水平面時(shí)，此時(shí)只需要在某方向加上減去測(cè)頭的球心半徑即可，如圖2所示。而進(jìn)行自由曲面測(cè)量時(shí)，由于測(cè)針頂端球有一定的半徑，會(huì)造成待測(cè)點(diǎn)附近的其他點(diǎn)先接觸到測(cè)針的頂端球，如圖3所示，圖3中二維曲線表示曲面，該接觸位置放大效果如圖4所示。此時(shí)以點(diǎn)2為引導(dǎo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)頭頂端與曲面上的理論測(cè)量點(diǎn)?首先接觸，測(cè)頭由于壓力產(chǎn)生信號(hào)，記錄了此時(shí)測(cè)頭球心的位置坐標(biāo)，如果這時(shí)在垂直方向單純地增加或減去一個(gè)球心半徑值作為補(bǔ)償，顯然針對(duì)2點(diǎn)的測(cè)量誤差較大。
[0004]一般情況下，工件實(shí)體存在著加工誤差等，工件理論模型的理論測(cè)量點(diǎn)和實(shí)際測(cè)量點(diǎn)不重合。本發(fā)明主要針對(duì)測(cè)頭球心半徑補(bǔ)償、理論測(cè)量點(diǎn)和實(shí)際測(cè)量點(diǎn)不重合等問(wèn)題，提出了一種面向自由曲面接觸式`測(cè)量的加工誤差補(bǔ)償方法。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償方法及補(bǔ)償系統(tǒng)。
[0006]上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其組成包括:紅寶石測(cè)頭，所述的紅寶石測(cè)頭與陶瓷測(cè)桿連接，所述的陶瓷測(cè)桿與壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器與信號(hào)發(fā)射器連接，所述的壓力傳感器與刀柄連接，所述的刀柄與三軸機(jī)床連接，所述的信號(hào)發(fā)射器與信號(hào)接收器通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接，所述的信號(hào)接收器安裝在所述的三軸機(jī)床上，所述的信號(hào)接收器與所述的三軸機(jī)床的JA40接口電連接，所述的三軸機(jī)床與電腦主機(jī)電連接。
[0007]—種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，
(I) 二維曲面加工誤差補(bǔ)償方法:
對(duì)于二維曲線表示的曲面，首先選擇一個(gè)測(cè)量引導(dǎo)點(diǎn)3，引導(dǎo)點(diǎn)2在模型中的作用是利用引導(dǎo)點(diǎn)的Z軸與偏置面相交得到理論測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭球心；在實(shí)際測(cè)量中，引導(dǎo)紅寶石側(cè)頭在實(shí)際工件上尋找相應(yīng)的模型上的匹配點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；
然后用對(duì)工件理想曲面S進(jìn)行偏移，得到測(cè)頭球心的偏移曲面次，此時(shí)偏移面次和引導(dǎo)點(diǎn)i的垂直方向有個(gè)交點(diǎn)O Μ’ζ^，也就是理論測(cè)頭球心，B點(diǎn)為理論測(cè)量點(diǎn)，如果是理想工件，實(shí)際測(cè)量點(diǎn)和理論測(cè)量點(diǎn)重合。引導(dǎo)點(diǎn)j的坐標(biāo)(? , ^ , Zj)從工件理
論模型中讀取，如果理論測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)的法線方向
【權(quán)利要求】
1.一種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其組成包括:紅寶石測(cè)頭，其特征是:所述的紅寶石測(cè)頭與陶瓷測(cè)桿連接，所述的陶瓷測(cè)桿與壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器與信號(hào)發(fā)射器連接，所述的壓力傳感器與刀柄連接，所述的刀柄與三軸機(jī)床連接，所述的信號(hào)發(fā)射器與信號(hào)接收器通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接，所述的信號(hào)接收器安裝在所述的三軸機(jī)床上，所述的信號(hào)接收器與所述的三軸機(jī)床的JA40接口電連接，所述的三軸機(jī)床與電腦主機(jī)電連接。
2.一種面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征是: (I)二維曲面加工誤差補(bǔ)償方法: 對(duì)于二維曲線表示的曲面，首先選擇一個(gè)測(cè)量引導(dǎo)點(diǎn)3，引導(dǎo)點(diǎn)2在模型中的作用是利用引導(dǎo)點(diǎn)的Z軸與偏置面相交得到理論測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭球心；在實(shí)際測(cè)量中，引導(dǎo)紅寶石側(cè)頭在實(shí)際工件上尋找相應(yīng)的模型上的匹配點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量； 然后用對(duì)工件理想曲面S進(jìn)行偏移，得到測(cè)頭球心的偏移曲面次，此時(shí)偏移面次和引導(dǎo)點(diǎn)i的垂直方向有個(gè)交點(diǎn)O do也就是理論測(cè)頭球心，M點(diǎn)為理論測(cè)量點(diǎn)，如果是理想工件，實(shí)際測(cè)量點(diǎn)和理論測(cè)量點(diǎn)重合；引導(dǎo)點(diǎn)j的坐標(biāo)(義Ua)從工件理論模型中讀取，如果理論測(cè)量點(diǎn)力點(diǎn)的法線方向?qū)τ诙S


t/VfA0--Ajt曲線表示的曲面，則理論測(cè)量點(diǎn)?點(diǎn)的坐標(biāo)(4 ,Tb , Zji)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向自由曲面的接觸式測(cè)量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征是:將上述的算法編入在測(cè)量系統(tǒng)的后處理模塊，在后處理模塊中實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償；測(cè)量完成后，打開(kāi)在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的生成測(cè)量報(bào)告模塊，點(diǎn)擊導(dǎo)出測(cè)量報(bào)告菜單，導(dǎo)出點(diǎn)信息及點(diǎn)誤差信息；首先，通過(guò)分析點(diǎn)信息及點(diǎn)誤差信息，查看測(cè)量誤差(ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ)是否在可接受范圍內(nèi)，如果在可接受范圍內(nèi)工件合格，否則不合格；其次通過(guò)對(duì)點(diǎn)信息及點(diǎn)誤差的分析，確定誤差是由測(cè)量誤差產(chǎn)生還是由機(jī)床本體誤差產(chǎn)生，或者由工件加工誤差產(chǎn)生；通過(guò)工件的加工誤差產(chǎn)生原因分析，得出工件型面的剛度場(chǎng)分布，推出型面的加工難易程度，然后在下次加工的時(shí)候改變工件剛度場(chǎng)或者改變加工方法來(lái)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)；最后通過(guò)對(duì)點(diǎn)信息及點(diǎn)誤差的分析，針對(duì)性的編寫(xiě)機(jī)床加工程序，對(duì)誤差過(guò)大的工件進(jìn)行二次加工修整，直到工件合格。`
【文檔編號(hào)】B23Q17/20GK103481122SQ201310342502
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】吳石, 王正春, 王義文, 劉獻(xiàn)禮, 劉立佳 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)