曲面測量時球頭半徑空間補(bǔ)償

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1、·48·《機(jī)床與液壓》2006.No.3*自由曲面CMM測量中球頭半徑空間補(bǔ)償方法的研究1，211崔煥勇，李兆前，高琦（1.山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250061；2.濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250022）摘要：為解決自由曲面CMM測量中測頭半徑補(bǔ)償問題，沿用了基于測頭中心點(diǎn)所在曲面法矢估算的空間補(bǔ)償方法，引入轉(zhuǎn)動慣量法進(jìn)行測頭中心點(diǎn)所在曲面各點(diǎn)處法矢的求解，并解決了邊界點(diǎn)補(bǔ)償?shù)膯栴}。該方法避免了根據(jù)離散點(diǎn)構(gòu)建樣條曲面而進(jìn)行大量而復(fù)雜的計(jì)算過程，數(shù)據(jù)處理簡單，并可通過程序?qū)崿F(xiàn)，具有較高的效率。關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測量；球頭半徑；補(bǔ)償；轉(zhuǎn)動慣量中圖分類號：TG8文獻(xiàn)

2、標(biāo)識碼：A文章編號：1001-3881（2006）3-048-3AMethodof3-DimensionalProbe-radiusCompensationinFreeformSurfaceCMMMeasurement1，211CUIHuanyong，LIZhaoqian，GAOQi（1.SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China；2.SchoolofMechanicalEngineering，JinanUniversity，Jinan250022，China）Abstract：

3、Amomentofinertiamethodtoobtainthenormalvectorofthetracesurfacewasintroducedwhichisusedtoexecutethe3-Dprobe-radiuscompensationinfreeformsurfaceCMMmeasurement，andthehindranceofcompensationonboundarypointswassolved.Byusageofthismethod，simplecomputationanddataprocesscanbeobtainedbyprogramef

4、ficientlyratherthanthelargescaleandcomplexprocessonreconstructionofthesplinesurface.Keywords：Three-coordinatemeasurementmethod/machine；Probe-radius；Compensation；Momentofinertia0前言坐標(biāo)值，事實(shí)上，由于測頭和被測表面的接觸點(diǎn)位于反求工程技術(shù)在產(chǎn)品快速開發(fā)和快速設(shè)計(jì)中有著球頭的表面上，所以，需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行值為測頭非常重要的作用。傳統(tǒng)的反求工程技術(shù)包括幾何形狀半徑的補(bǔ)償。為解決這一問題，人們提出

5、了各種方反求、材料反求、工藝反求等，其中，對自由曲面幾案：對于規(guī)則面（如平面、柱面、球面等），若測頭何形狀的反求得到越來越多的研究與應(yīng)用，其過程就測量方向與被測表面測點(diǎn)處法線方向一致，此時，接是對已經(jīng)存在的實(shí)物樣件進(jìn)行一系列處理從而獲得其觸點(diǎn)在測量平面（xoz面）內(nèi)，則直接沿測量方向補(bǔ)完整三維CAD模型。坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集是反求工程中的償球頭半徑值即可，若當(dāng)測頭測量方向與被測表面測第一個環(huán)節(jié)，是數(shù)據(jù)處理、模型重建的基礎(chǔ)。高效點(diǎn)處法線方向不一致時，可知測量方向與表面測點(diǎn)處率、高精度地采集樣件的外形數(shù)據(jù)是反求工程的一個法線的夾角，轉(zhuǎn)化為簡單的平面幾何運(yùn)算，求出補(bǔ)償［1］值并進(jìn)而

6、得到接觸點(diǎn)處的坐標(biāo)值［3］，這就是所謂的兩重要研究內(nèi)容。在目前可用的方法中，從測量方式上有接觸法和維補(bǔ)償法。對于形狀非接觸法兩種測量方式，從測量原理上包括三坐標(biāo)測復(fù)雜自由曲面測量，量法（CMM）、光學(xué)測量法、聲學(xué)測量法、磁學(xué)測量則需要三維的球頭半法等多種。在各種測量方法中，接觸式三坐標(biāo)測量法徑補(bǔ)償，由于補(bǔ)償?shù)模?］方向難于直接精確得因其測量精度高而得到廣泛的應(yīng)用。在利用CMM進(jìn)行測量時，邊界及其它規(guī)則部分則采用點(diǎn)觸發(fā)式測到，人們嘗試研究各量，而對自由曲面通常采用連續(xù)掃描方式測量。測量種方法來解決這一問時，為滿足后續(xù)數(shù)據(jù)處理、曲面重建的需要，選擇規(guī)題。則掃描路線，常用方

7、法：建立零件坐標(biāo)系，將測頭移1球頭半徑的空間至測量起始點(diǎn)，固定某一坐標(biāo)（如y）值，測頭沿著補(bǔ)償法曲面在相應(yīng)的坐標(biāo)平面（xoz平面）內(nèi)以掃描方式依在對形狀復(fù)雜的次采點(diǎn)記錄，完成一完整掃描線后，在坐標(biāo)y軸方向自由曲面測量中，為上測頭移動一個增量，繼續(xù)以上述方式在xoz平面內(nèi)保證測量精度的同時掃描測量，直至遍及整個待測曲面。也為了減少測量工作圖1自由曲面測量中測應(yīng)用CMM測量過程中，系統(tǒng)讀數(shù)是測頭球心的量以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理頭與被測面關(guān)系*基金項(xiàng)目：山東省高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃課題支持《機(jī)床與液壓》2006.No.3·49·工作量，測量往往在一次法矢方向，文獻(xiàn)［