[发明专利]零件壳体复杂曲面测量误差分析与建模方法

说明书

本发明提供零件壳体复杂曲面测量误差分析与建模方法，包括下列内容：两个测头在XY平面投影不重合时的误差分析与建模工件与转台偏心引起顶角测量偏差时的误差分析与建模。

技术领域

本发明是针对零件壳体复杂曲面的检测,提出的一种零件壳体复杂曲面测量误差分析与建模的方法

背景技术

由于零件壳体结构复杂，被检要素多，无法采用样板法进行检测。双轴线角度、同轴度、锥角、基准轴线的测量难度较大。尤其作为测量基准的口部尺寸长径比小，测量基准面小、变形大。采用常规测量方法，测量点少(2点法、3点法)，测量重复精度低，由此带来同轴度、双轴线角度测量难度大，准确性低。

针对零件壳体的结构特点，采用多点、相对测量方法，自动、准确、快速拟合出相应的基准面和被检要素曲面，从而准确计算出基准轴线、双轴线角度、同轴度、圆锥角等零件尺寸误差与形位误差。项目研发将有效解决零件壳体研制中的难题，并为具有类似结构的零件复杂曲面的检测提供合理的解决方案。

发明内容

两个测头在XY平面投影不重合时的误差分析与建模

由于两个测头在XY平面投影不重合，造成同一个圆柱面，测出不同的圆心。为消除其系统误差，应将测头的不重合度测量出来，并在后续的测量中进行补偿计算。如图1所示，将标准件以一定的偏心放置在工作台上，测头1、测头2分别测出其偏心位置(x1，y1)(x2，y2)，测头1测点与旋转中心为X1轴，坐标原点为O。测头2测点与旋转中心为X2轴，坐标原点为O，测头1与测头2Y向距离为h(极端情况为1)两个坐标系的夹角为β。

cosβ＝0.9999≈1 (2)

sinβ＝0.012499≈β (3)

对于标准件，视作轴线在工作台上的投影为一点O′，因此有 x2＝x1*cosβ+y1*sinβ (4)

y2＝y1*cosβ-x1*sinβ (5)

解得：

补偿计算：

对任意一测头M，与测头1成β角，各测量点数据应分别为：

xi＝(L0+li)*cos(θ+β) (8)

yi＝(L0+li)*sin(θ+β) (9)

工件与转台偏心引起顶角测量偏差时的系统误差分析与建模。

如图2所示，顶角圆锥角的测量通过单边测量出图中h和s的距离，从而求的半锥角α。

由于锥面轴线与底面有倾角，因此单边α不能完全反映锥角情况。需要与其对面(旋转180 度)的角度平均。由于偏心存在，平均后的角度值亦不能准确反映锥角。

如图3所示:O为旋转中心，O′为零件中心，中心距为r。O′的坐标(x0，y0)。第一次测量半径分别为R1，R2，第一次测量半径分别为R1′，R2′。旋转中心到测头1的距离为 L1，到测头2的距离L2。

R₁²＝L₁²+r²-2L₁rcosα (11)

R₂²＝L₂²+r²-2L₂rcosα (12)