[发明专利]一种数控机床加工在线测量方法

权利要求书

1.一种数控机床加工在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测量系统安装：将测量系统安装在数控机床主轴上；

(2)平移标定：机床平移，标定数控机床X轴和Y轴的方向向量V_x，V_y；

(3)旋转标定：机床旋转，标定测量系统旋转后的旋转矩阵R和平移向量T；

(4)牵引数控机床主轴，将测量系统移动至待测部分，进行扫描，得到单视场点云数据；

(5)重复步骤(4)直至将被测工件表面遍历完成，即完成全视场扫描；

(6)根据步骤(4)、(5)得到的点云数据，进行拼接。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床加工在线测量方法，其特征在于：所述的(2)平移标定，机床平移，标定数控机床X轴和Y轴的方向向量V_x，V_y，指控制数控机床分别沿X轴和Y轴平移若干次，移动间隔中拍摄标志杆，每次移动间隔一定且每次移动方向一致；依据

(Mx_i-Mx_i-1)V_x＝Px_i-Px_i-1

(My_i-My_i-1)V_y＝Py_i-Py_i-1

其中，Mx_i、My_i为第i次拍摄标志点时机床的X轴读数和Y轴读数，Px_i、Py_i为第i次拍摄后复现出的标志点坐标；

分别求解方程组最优解V_x和V_y，即测量系统坐标系下数控机床X轴和Y轴的方向向量。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床加工在线测量方法，其特征在于：所述的(2)平移标定，机床平移，标定数控机床X轴和Y轴的方向向量V_x，V_y，所需的标志杆放置为：将一对粘有标志点的标志杆放置在被测工件边上，两个标志杆放置方向分别沿数控机床的X轴和Y轴。

4.根据权利要求1所述的一种数控机床加工在线测量方法，其特征在于：所述的(3)旋转标定，机床旋转，标定测量系统旋转后的旋转矩阵R和平移向量T，对于基准视场和旋转后视场，分别三维复现圆形标志点，包括圆心提取、极线匹配和三维复现，进行三维点匹配，利用四元素方法，计算旋转矩阵R_j和平移向量T_j，R_j和T_j为旋转标定时测量系统第j次旋转的旋转矩阵和平移向量。

5.根据权利要求1所述的一种数控机床加工在线测量方法，其特征在于：所述的(6)根据步骤(4)、(5)得到的点云数据，进行拼接，拼接是将测量系统第一个视场的坐标系作为世界坐标系，并按照以下公式将各个视场点云数据进行拼接：

PW=Σi,j(Rj·Pi+Tj+(Xi-X1)Vx+(Yi-Y1)Vy),]]>

其中，P_i、X_i、Y_i分别为第i个测量视场的点云数据、数控机床X轴读数、数控机床Y轴读数，R_j和T_j为第j个旋转测量视场的旋转矩阵和平移向量，V_x和V_y为已标方向向量，P_W为世界坐标系下扫描点云数据。