[发明专利]一种成角度复杂面形测量方法

说明书

本发明公开了一种成角度复杂面形测量方法，使用接触式三坐标测量装置，通过接触式测头测量安装在机床转台上的待测工件的面型精度：以接触式三坐标测量装置的三轴中心轴线交点为原点、过原点与三轴分别平行的轴线，建立理想空间直角坐标系，并测量三轴的垂直度误差，待测工件所处的实际直角坐标系为；获取待测工件上某一面测量点在理想坐标下的坐标集合；第i次测量时，将待测工件绕Z轴转动一定角度，并测出此时测量点随待测工件转动实际位置与理想位置的位移偏差和角度偏差；再将待测工件绕Y轴转动一定角度，并测出此时转动实际位置与理想位置的位移偏差和角度偏差；将此时待测工件的实际坐标转换为初始理想坐标系下的坐标，测得所测面形。

技术领域

本发明涉及一种成角度复杂面形测量方法，具体涉及一种复杂面面形测量方法。

背景技术

复杂面形测量在现有测量方法中使用非常广泛，比如自由曲面的加工与精度检测中，加工质量对系统性能会产生直接影响。随着科技的发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，具有复杂曲面的产品越来越多，广泛应用于模具、工具、能源、交通、航空航天、航海等领域。许多边缘学科、高科技产品领域对产品涉及的曲面造型有很高的精度要求，以达到某些数学特征的高精度为目的；现代社会中，人们在注重产品功能的同时，对产品的外观造型提出了越来越高的要求，以追求美学效果或功能要求为目的。因此，进一步提高复杂曲面的设计和加工水平成了国内外竞相研究的焦点。生产中对物体的三维信息的需求也越来越大，快速精确地获取产品的三维几何尺寸和外形对推动制造业的发展至关重要。

现有测量方法每次只能测量一个面的面形精度，所以测量成角度复杂面形物体时需要多次安装，导致测量效率低，并且多次安装会产生一些不可测的误差，无法保证测量精度的计算、测量误差大，对于现存的测量方法，存在较大的缺陷和漏洞，对所测量的复杂曲面无法确切保证精度。

发明内容

本发明针对现有复杂面形测量方法中需多次安装，且误差及精度不足等缺点，提出了一种成角度复杂面形测量方法，为减少安装次数采用可旋转的转台即可测量复杂面形，提高效率，并且避免了多次安装产生的不可测量的误差。

本发明为解决以上所述问题所采取的技术方案是：

一种成角度复杂面形测量方法，该方法使用接触式三坐标测量装置，通过接触式测头测量安装在机床转台上的待测工件的面型精度，包括以下步骤：

步骤一、以接触式三坐标测量装置的三轴中心轴线交点为原点、过原点与三轴分别平行的轴线，建立理想空间直角坐标系(OXYZ)，并测量三轴的垂直度误差，待测工件所处的实际直角坐标系为(OX′Y′Z′)；待测工件的实际三轴位置与理想坐标系平面不重合，X′、Y′、Z′轴与YOZ平面的夹角分别记为α₁、α₂、α₃，X′、Y′、Z′轴与XOZ平面的夹角分别记β₁、β₂、β₃，X′、Y′、Z′轴与XOY平面的夹角分别记为γ₁、γ₂、γ₃，此时待测工件上任意测量点的坐标记为(x_c,y_c,z_c)；

步骤二、获取待测工件上某一面测量点的坐标集合，在理想坐标系(OXYZ)下记为(x_i1,y_i1,z_i1)；

步骤三、第i(i≥1)次测量时，将待测工件绕Z轴转动一定角度γ_i，此时测量点的坐标集合记为(x_i1,y_i1,z_i1)，并测出此时测量点随待测工件转动实际位置与理想位置的位移偏差Δx_i、Δy_i、Δz_i和角度偏差Δα_i、Δβ_i、Δγ_i；