[发明专利]一种计算球体零件作用尺寸的方法

权利要求书

1.一种计算球体零件作用尺寸的方法，用于计算球体的最大内接尺寸，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：将被测球置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中测量并获取球表面上的点                                                ，=1, 2,…, n代表测点数目且n为大于4的正整数，所有测点形成测点集；取不在同一平面上的4个测点，计算4点组成的四面体外接球的球心，作为计算的迭代初始值；

步骤2：依次计算测点集中各测点到球心的距离，并记录各测点距离球心的最小距离，最小距离为被测球体的半径R，所记录的最小距离对应的测点组成误差包容区域内边界的接触点集合；

步骤3：判断包容区域内边界的接触点的数量是否等于1；

如果接触点的数量等于1，则该接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于球心坐标减去接触点坐标；

如果接触点的数量不等于1，则跳转到步骤4；

步骤4：判断包容区域内边界的接触点的数量是否等于2；

如果接触点的数量等于2，则2个接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于球心坐标减去2个接触点连线的中点坐标；

如果接触点的数量不等于2，则跳转到步骤5；

步骤5：判断包容区域内边界的接触点的数量是否等于3；

如果接触点的数量等于3，则3个接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于球心坐标减去3个接触点的外接圆心坐标；

如果接触点的数量不等于3，则跳转到步骤6；

步骤6：判断包容区域接触点内边界的数量是否大于等于4；

如果接触点的数量大于等于4，以3个接触点为1个组合，以其中1个组合中的3个接触点为计算对象，计算过3个接触点的平面，判断球心与其余接触点是否分别分布在该平面的两侧；遍历所有的组合，如果所有组合都不满足球心与其余接触点分别分布在对应平面的两侧，则表示满足判别准则，跳转到步骤8；如果存在某一组合满足球心与其余接触点分别分布在对应平面的两侧，则该组合对应的3个测点为有效接触点，则此时包容区域平移的方向矢量等于球心坐标减去3个有效接触点的外接圆心坐标；

如果接触点的数量不等于4，则跳转到步骤2；

步骤7：依次计算包容区域变动到内边界与各个非接触测点接触时，球心虚拟位置；

首先计算测点和其中1个有效接触点的垂直中分面，然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点，即为包容区域变动到内边界与测点接触时球心的位置，遍历所有的非接触测点，计算对应的，并计算到球心的距离，得到集合；在集合中，剔除与异向的对应元素，然后查询集合中的最小值，即为包容区域的平移变动量；根据包容区域的平移变动量以及移动方向矢量，计算球心的坐标；跳转到步骤2；

步骤8：输出球度误差、球的球心坐标以及球的半径R。

2.一种计算球体零件作用尺寸的方法，用于计算球体的最小外接尺寸，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：将被测球置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中测量并获取球表面上的点，=1, 2,…, n代表测点数目且n为大于4的正整数，所有测点形成测点集；取不在同一平面上的4个测点，计算4点组成的四面体外接球的球心，作为计算的迭代初始值；

步骤2：依次计算测点集中各测点到球心的距离，并记录各测点距离球心的最大距离，最大距离为被测球体的半径R，所记录的最大距离对应的测点组成误差包容区域外边界的接触点集合；

步骤3：判断包容区域外边界的接触点的数量是否等于1；

如果接触点的数量等于1，则该接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于接触点坐标减去球心坐标；

如果接触点的数量不等于1，则跳转到步骤4；

步骤4：判断包容区域外边界的接触点的数量是否等于2；

如果接触点的数量等于2，则2个接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于2个接触点连线的中点坐标减去球心坐标；

如果接触点的数量不等于2，则跳转到步骤5；

步骤5：判断包容区域外边界的接触点的数量是否等于3；

如果接触点的数量等于3，则3个接触点为有效接触点，此时包容区域平移的方向矢量等于3个接触点的外接圆心坐标减去球心坐标；判断3个接触点组成的三角形是否为锐角三角形且球心位于3个接触点确定的平面内，如果3个接触点组成的三角形为锐角三角形且球心位于3个接触点确定的平面内，跳转到步骤8，否则跳转到步骤6；

如果接触点的数量不等于3，则跳转到步骤6；

步骤6：判断包容区域接触点外边界的数量是否大于等于4；

如果接触点的数量大于等于4，以3个接触点为1个组合，以其中1个组合中的3个接触点为计算对象，计算过3个接触点的平面，判断球心与其余接触点是否分别分布在该平面的两侧；遍历所有的组合，如果所有组合都不满足球心与其余接触点分别分布在对应平面的两侧，则表示满足判别准则，跳转到步骤8；如果存在某一组合满足球心与其余接触点分别分布在对应平面的两侧，则该组合对应的3个测点为有效接触点，则此时包容区域平移的方向矢量等于3个有效接触点的外接圆心坐标减球心坐标；

如果接触点的数量不等于4，则跳转到步骤2；

步骤7：依次计算包容区域变动到外边界与各个非接触测点接触时，球心虚拟位置；

首先计算测点和其中1个有效接触点的垂直中分面，然后计算垂直中分面与过球心且方向矢量为的直线的交点，即为包容区域变动到外边界与测点接触时球心的位置，遍历所有的非接触测点，计算对应的，并计算到球心的距离，所有非接触测点对应的组成集合；在集合中，剔除与异向的对应元素，然后查询集合中的最小值，即为包容区域的平移变动量；根据包容区域的平移变动量以及移动方向矢量，计算球心的坐标；跳转到步骤2；

步骤8：输出球度误差、球的球心坐标以及球的半径R。