[发明专利]曲面法矢测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动化装备及制造领域的测量装置，尤其涉及一种曲面法矢测量装置。

背景技术

在现代的自动化装备及制造中，尤其是大型装备中，对象经常是复杂的曲面。在复杂曲面的自动化加工、装配中，对曲面法矢的实时测量已经成为数字化加工和数字化装配中的关键问题。尤其在大型装备的自动化制孔中，其制孔数量庞大，包括制孔垂直度在内的制孔质量对大型装备的寿命起着至关重要的作用；对于大型装备外表面的铆接孔，制孔的垂直度还会影响装备件的曲面光滑度。如果没有法矢实时测量，仅根据数字模型的参数进行加工和装配，其生产柔性将大大受限；又由于实际零件与数字模型的外形偏差，将导致加工的质量缺陷，对疲劳寿命带来较大程度的影响。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种曲面法矢测量装置，其能快速测量工件曲面上的待测点的法矢。

本发明的目的在于提供一种曲面法矢测量装置，其结构简单、安装方便。

为了实现上述目的，本发明提供了一种曲面法矢测量装置，其包括：法兰基准面，安装于移动驱动装置；四个支架，安装在法兰基准面上；四个距离传感器，分别安装于四个支架，使各距离传感器的轴线垂直于法兰基准面且顶表面设置有测头点，用于检测工件曲面的距离。其中，各距离传感器的测头点到法兰基准面的垂直投影点的连线构成菱形ABCD的四个顶点，且使菱形ABCD的中心点O为工件曲面上待测点O’在法兰基准面上的投影；以菱形ABCD的中心点O为原点、菱形ABCD的对角线AC为X轴及X转轴、菱形ABCD的对角线BD为Y轴及Y转轴、菱形ABCD的中心点O与待测点O’之间的连线为Z轴建立XYZ三维测量坐标系；通过距离传感器测得菱形ABCD的四个顶点到工件曲面的垂直距离分别为h_A、h_B、h_C、h_D，且AO＝CO＝R_Y、BO＝DO＝R_X；

工件曲面上待测点O’的法矢在测量坐标系中绕X转轴和Y转轴的偏角计算公式为：

αX=arctan(hD-hB2RX)]]>

αY=arctan(hC-hA2RY)]]>

当待测点O’位于工件曲面的边缘而导致只能测得h_A,h_B,h_C h_D中的三个时，则工件曲面上待测点O’的法矢在测量坐标系中绕X转轴和Y转轴的偏角计算公式为：