[发明专利]复合空间型面几何误差评定方法

说明书

技术领域

本发明属于机械零件几何误差评定领域，涉及一种几何误差评定方法。

背景技术

现有的几何误差评定系统使用的误差模型和几何误差评定算法多为近似算法，实现 过程复杂，且不同程度的存在迭代次数过多或者计算量过大的问题，评估标准与相关标 准对形状误差的定义不相符，往往过大地估计形状误差值，导致合格品的误废。或者仅 限于给出空间型面上若干数量的离散点的法向偏离值，未能给出整体型面的几何误差信 息。用先进测量技术和仪器对工件进行测量后，先进的形位误差评定理论及精确的算法 是获得形位误差准确值的关键。因此对复合空间型面误差评定模型以及几何误差的精确 评定理论和算法的研究有待深入。

目前对形位误差形状误差评定算法的研究取得了一定的结果。其中，最成熟且应用 最广泛的算法是最小二乘法(LSM Least Squares Method)，尽管最小二乘法基于很好的 数学原理，并具有易于编程的特点，但其所获得的误差值却不是最小的。按照相关标准 的规定，在形状误差的评定中，拟合要素的位置应符合最小条件，即被测提取要素对其 拟合要素的最大变动量为最小。几何上用最小包容区域(最小区域)来体现。相应地， 位置误差的评定用定向最小区域和定位最小区域来评定。国内外学者针对不同的形位误 差项目提出了一些优化算法，但是现有的评定算法大都使用了近似误差模型和几何误差 评定算法，实现过程复杂，且不同程度的存在迭代次数过多或者计算量过大的问题，评 估标准与相关标准对形状误差的定义不相符，往往过大地估计形状误差值，导致合格品 的误废。

综合上述分析，当前对相关领域的研究工作存在的不足主要是：缺乏能够对复合空 间型面进行高效、精确测评的几何误差评定系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有误差评定系统误差模型和算法的不足，建立复合空间型 面几何误差评定数学模型；提出复合空间型面几何误差评定方法。根据本发明提出的方 法开发的复合空间型面几何误差评定软件系统，能够实现零件几何误差的精确评定。

本发明采用如下的技术方案：

一种复合空间型面几何误差评定方法，包括下列步骤：

第一步读取待评定工件的三维CAD模型，重构理想的工件模型；

第二步测量待评定工件的几何数据，获取各个测量点的坐标信息；

第三步针对待评定工件的包括空间直线度、圆柱度、孔组复合位置度在内的几何误差评 定项目，计算出被测型面的误差值。

第四步将误差评定结果与读入的工件理想模型进行分析对比，采用彩色点云的形式显示 加工误差信息。

作为优选实施方式：

本发明的复合空间型面几何误差评定方法，其中的第四步之后，再根据分析对比结 果输出误差评定文档。

本发明的复合空间型面几何误差评定方法，其中的第三步中，对于空间直线度的误 差评定，包括下列步骤：

1)根据工件实际直线的测量点的坐标值，求取最小二乘中线；

2)以此最小二乘中线为法线，做一投影平面，将所有测量点投影到该平面上；

3)根据投影后的坐标值求出能包容所有点的最小包容圆，并计算最小包容圆的直径；

4)搜索最小二乘中线的方向，重复步骤2)和3)，以寻求最小包容圆的最优解，即为 所求的直线度误差。

上述的复合空间型面几何误差评定方法，按照下列步骤寻求最小包容圆的最优解：

(1)运用最小二乘法确定最小包容圆的初始中心O_z，然后找出所有投影点到O_z的距 离的最大值R_max，令该最远接触点为H₁。

(2)令n1=OH1→,]]>并确定移心步长e＝e_h，此时圆心为O₁，得出第二个最远接触点H₂。