[发明专利]一种多工件轮廓实时测量方法及测量系统

说明书

本发明公开了一种多工件轮廓实时测量方法，包括以下步骤：(1)首先获得待测物体的母线方程Z＝f(x)；(2)求出母线方程的微分f'(x)；(3)定义直角坐标系中测量点水平移动的步长x；(4)用公式计算当前测量点B/X/Z三轴对应的位置，并将计算结果即B/X/Z三轴位置信息添加到列表中；(5)移动单位步长到下一个测量点，重复步骤4、5直到遍历完所有测量点；(6)包含所有测量点对应的B/X/Z三轴位置信息的列表即该物体的测量轨迹。本发明还公开了一种实时三维回显模块的实现。本发明还公开了一种实现上述测量方法的系统。本发明提供的抽象轨迹规划算法克服了工件测量软件只能测量单一工件的缺点，满足了使用统一软件对多种工件进行测量的需求。

技术领域

本发明属于工业软件开发领域，涉及到运动轨迹规划、数据流传递以及数据实时三维显 示技术。

背景技术

孔轴类工件是航空航天、造船、能源和电力等机械制造领域的典型零件，这类工件的孔、 轴的匹配精度是影响动态平衡和燃油效率的关键技术指标之一，直接关系到零件性能和耐用 性。

高质量、高精度的复杂零部件加工离不开高精度、高效率的检测技术。工件检测测量技 术作为生产结果的保障显得越发重要。而高精度的测量技术不仅需要各种硬件设备的支持， 比如光谱共焦传感器、激光干涉仪、光栅等光学仪器，还需要有专业集成软件与硬件进行配 套工作。

常见的工件测量软件具有连接硬件设备、设置设备基础参数、控制机械臂设备进行移动 测量、将测量数据导出到本地文件中等基础功能。然而传统的工件测量软件仍存在以下缺点： 大多仅针对单一工件进行测量，比如航空叶片这种特定零部件，无法满足对多种工件的测量 的需求，即无法做到对测量工件的灵活扩展。

另外当前工件测量软件大多仅实现了软件后台保存实时数据的功能，无法将当前测量的 离散点信息实时地在软件界面中三维显示出来，不能让用户直观地查看当前测量进程；另外 大多数工件测量软件还存在用户图形界面设计落后，用户体验较差的缺点。

因此在多工件测量、三维图像实时显示、UI界面等方面，工件测量软件还有较大的提升 空间。

发明内容

为了解决当前工件测量软件存在的不足，本发明提供一种抽象的运动轨迹规划方法使得 软件可以灵活扩展测量工件和软件界面中的三维实时显示的方法。

本发明的运动轨迹规划方法，即一种多工件轮廓实时测量方法，包括以下步骤：

步骤1：首先获得待测物体的母线方程Z＝f(x)。所述待测物体为形状规则的中心对称物 体，包括拱形体和球体。

步骤2：求出母线方程的微分f'(x)。

步骤3：定义直角坐标系中测量点水平移动的步长x。令z＝0可得所述母线方程在X轴 的坐标范围。

步骤4：分别使用以下公式计算当前测量点B/X/Z三轴对应的位置，并将计算结果即B/X/Z 三轴位置信息添加到列表中。

B:θ_b＝atan(f(x))，

X:x’＝x-(L+D)sin(θ_b)，

Z:z’＝z+(L+D)cos(θ_b)，

其中，L为光谱共焦传感器的镜头长度；D为光谱共焦传感器的读数，即镜头到工件表 面的距离；x'为计算出的控制轴X的坐标信息；z'为计算出的控制轴Z的坐标信息；θ_b为计 算出的旋转轴B的坐标信息；x为工件表面测量点的X轴坐标值；z为工件表面测量点的Z轴坐标值；

步骤5：移动单位步长到下一个测量点，重复步骤4、5直到遍历完所有测量点。

步骤6：包含所有测量点对应的B/X/Z三轴位置信息的列表即该物体的测量轨迹。