面向自由曲面的接觸式測量誤差補償方法及補償系統的制作方法
【專利摘要】面向自由曲面的接觸式測量誤差補償方法及補償系統。對于小型工件，檢測完成后，如果不合格還需要重新裝在加工中心上進行二次修整加工，這樣就會造成二次裝卡誤差；對于大型工件，會造成二次裝卡誤差等問題。本發明的組成包括:紅寶石測頭（1），紅寶石測頭與陶瓷測桿（2）連接，陶瓷測桿與壓力傳感器（3）連接，壓力傳感器與信號發射器（4）連接，壓力傳感器與刀柄（5）連接，刀柄與三軸機床（6）連接，信號發射器與信號接收器（7）通過無線信號連接，信號接收器安裝在三軸機床上，信號接收器與三軸機床的JA40接口電連接，三軸機床與電腦主機（8）電連接。本發明用于普通平面及自由曲面的測量誤差。
【專利說明】面向自由曲面的接觸式測量誤差補償方法及補償系統
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償方法及補償系統。
[0002]【背景技術】:
隨著工業的發展，對加工提出越來越高的精度要求，傳統的測量方式一般是離線測量，即在加工中心加工完成后，卸下工件，放在三坐標測量機或者其他檢測設備上進行檢測。對于小型工件，離線測量搬運比較方便，但檢測完成后，如果不合格還需要重新裝在加工中心上進行二次修整加工，這樣就會造成二次裝卡誤差。對于大型工件，不僅會造成二次裝卡誤差，而且搬運不方便，浪費工時。由此，在線測量變得尤為重要。
[0003]在機測量一般使用的是接觸式測頭，測頭頂端是一個標準的球體。測量時測頭與工件表面接觸，測針產生偏移觸發測頭內部信號，信號接收器收到信號后，配合機床等設備記錄出測頭的坐標位置，將坐標儲存在機床內存里，測量完成后將數據傳輸回軟件。與工件接觸的測頭部分是測針頂部的球形外表面，一般這個頂端球是一個半徑固定的標準球。由于測頭的特性，決定了記錄的數值只能是測頭球心的坐標，在測量水平面時，此時只需要在某方向加上減去測頭的球心半徑即可，如圖2所示。而進行自由曲面測量時，由于測針頂端球有一定的半徑，會造成待測點附近的其他點先接觸到測針的頂端球，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。此時以點2為引導點進行測量，測頭頂端與曲面上的理論測量點?首先接觸，測頭由于壓力產生信號，記錄了此時測頭球心的位置坐標，如果這時在垂直方向單純地增加或減去一個球心半徑值作為補償，顯然針對2點的測量誤差較大。
[0004]一般情況下，工件實體存在著加工誤差等，工件理論模型的理論測量點和實際測量點不重合。本發明主要針對測頭球心半徑補償、理論測量點和實際測量點不重合等問題，提出了一種面向自由曲面接觸式`測量的加工誤差補償方法。
[0005]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償方法及補償系統。
[0006]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償系統，其組成包括:紅寶石測頭，所述的紅寶石測頭與陶瓷測桿連接，所述的陶瓷測桿與壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器與信號發射器連接，所述的壓力傳感器與刀柄連接，所述的刀柄與三軸機床連接，所述的信號發射器與信號接收器通過無線信號連接，所述的信號接收器安裝在所述的三軸機床上，所述的信號接收器與所述的三軸機床的JA40接口電連接，所述的三軸機床與電腦主機電連接。
[0007]—種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償系統的補償方法，
(I) 二維曲面加工誤差補償方法:
對于二維曲線表示的曲面，首先選擇一個測量引導點3，引導點2在模型中的作用是利用引導點的Z軸與偏置面相交得到理論測量點的測頭球心；在實際測量中，引導紅寶石側頭在實際工件上尋找相應的模型上的匹配點進行測量；
然后用對工件理想曲面S進行偏移，得到測頭球心的偏移曲面次，此時偏移面次和引導點i的垂直方向有個交點O Μ’ζ^，也就是理論測頭球心，B點為理論測量點，如果是理想工件，實際測量點和理論測量點重合。引導點j的坐標(? , ^ , Zj)從工件理
論模型中讀取，如果理論測量點點的法線方向
【權利要求】
1.一種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償系統，其組成包括:紅寶石測頭，其特征是:所述的紅寶石測頭與陶瓷測桿連接，所述的陶瓷測桿與壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器與信號發射器連接，所述的壓力傳感器與刀柄連接，所述的刀柄與三軸機床連接，所述的信號發射器與信號接收器通過無線信號連接，所述的信號接收器安裝在所述的三軸機床上，所述的信號接收器與所述的三軸機床的JA40接口電連接，所述的三軸機床與電腦主機電連接。
2.一種面向自由曲面的接觸式測量誤差補償系統的補償方法，其特征是: (I)二維曲面加工誤差補償方法: 對于二維曲線表示的曲面，首先選擇一個測量引導點3，引導點2在模型中的作用是利用引導點的Z軸與偏置面相交得到理論測量點的測頭球心；在實際測量中，引導紅寶石側頭在實際工件上尋找相應的模型上的匹配點進行測量； 然后用對工件理想曲面S進行偏移，得到測頭球心的偏移曲面次，此時偏移面次和引導點i的垂直方向有個交點O do也就是理論測頭球心，M點為理論測量點，如果是理想工件，實際測量點和理論測量點重合；引導點j的坐標(義Ua)從工件理論模型中讀取，如果理論測量點力點的法線方向對于二維


t/VfA0--Ajt曲線表示的曲面，則理論測量點?點的坐標(4 ,Tb , Zji)為:
3.根據權利要求2所述的面向自由曲面的接觸式測量誤差補償系統的補償方法，其特征是:將上述的算法編入在測量系統的后處理模塊，在后處理模塊中實現誤差補償；測量完成后，打開在機測量系統的生成測量報告模塊，點擊導出測量報告菜單，導出點信息及點誤差信息；首先，通過分析點信息及點誤差信息，查看測量誤差(ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ)是否在可接受范圍內，如果在可接受范圍內工件合格，否則不合格；其次通過對點信息及點誤差的分析，確定誤差是由測量誤差產生還是由機床本體誤差產生，或者由工件加工誤差產生；通過工件的加工誤差產生原因分析，得出工件型面的剛度場分布，推出型面的加工難易程度，然后在下次加工的時候改變工件剛度場或者改變加工方法來指導實際生產；最后通過對點信息及點誤差的分析，針對性的編寫機床加工程序，對誤差過大的工件進行二次加工修整，直到工件合格。`
【文檔編號】B23Q17/20GK103481122SQ201310342502
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】吳石, 王正春, 王義文, 劉獻禮, 劉立佳 申請人:哈爾濱理工大學