面向自由曲面的接触式测量误差补偿方法及补偿系统的制作方法
【专利摘要】面向自由曲面的接触式测量误差补偿方法及补偿系统。对于小型工件，检测完成后，如果不合格还需要重新装在加工中心上进行二次修整加工，这样就会造成二次装卡误差；对于大型工件，会造成二次装卡误差等问题。本发明的组成包括:红宝石测头（1），红宝石测头与陶瓷测杆（2）连接，陶瓷测杆与压力传感器（3）连接，压力传感器与信号发射器（4）连接，压力传感器与刀柄（5）连接，刀柄与三轴机床（6）连接，信号发射器与信号接收器（7）通过无线信号连接，信号接收器安装在三轴机床上，信号接收器与三轴机床的JA40接口电连接，三轴机床与电脑主机（8）电连接。本发明用于普通平面及自由曲面的测量误差。
【专利说明】面向自由曲面的接触式测量误差补偿方法及补偿系统
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种面向自由曲面的接触式测量误差补偿方法及补偿系统。
[0002]【背景技术】:
随着工业的发展，对加工提出越来越高的精度要求，传统的测量方式一般是离线测量，即在加工中心加工完成后，卸下工件，放在三坐标测量机或者其他检测设备上进行检测。对于小型工件，离线测量搬运比较方便，但检测完成后，如果不合格还需要重新装在加工中心上进行二次修整加工，这样就会造成二次装卡误差。对于大型工件，不仅会造成二次装卡误差，而且搬运不方便，浪费工时。由此，在线测量变得尤为重要。
[0003]在机测量一般使用的是接触式测头，测头顶端是一个标准的球体。测量时测头与工件表面接触，测针产生偏移触发测头内部信号，信号接收器收到信号后，配合机床等设备记录出测头的坐标位置，将坐标储存在机床内存里，测量完成后将数据传输回软件。与工件接触的测头部分是测针顶部的球形外表面，一般这个顶端球是一个半径固定的标准球。由于测头的特性，决定了记录的数值只能是测头球心的坐标，在测量水平面时，此时只需要在某方向加上减去测头的球心半径即可，如图2所示。而进行自由曲面测量时，由于测针顶端球有一定的半径，会造成待测点附近的其他点先接触到测针的顶端球，如图3所示，图3中二维曲线表示曲面，该接触位置放大效果如图4所示。此时以点2为引导点进行测量，测头顶端与曲面上的理论测量点?首先接触，测头由于压力产生信号，记录了此时测头球心的位置坐标，如果这时在垂直方向单纯地增加或减去一个球心半径值作为补偿，显然针对2点的测量误差较大。
[0004]一般情况下，工件实体存在着加工误差等，工件理论模型的理论测量点和实际测量点不重合。本发明主要针对测头球心半径补偿、理论测量点和实际测量点不重合等问题，提出了一种面向自由曲面接触式`测量的加工误差补偿方法。
[0005]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种面向自由曲面的接触式测量误差补偿方法及补偿系统。
[0006]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种面向自由曲面的接触式测量误差补偿系统，其组成包括:红宝石测头，所述的红宝石测头与陶瓷测杆连接，所述的陶瓷测杆与压力传感器连接，所述的压力传感器与信号发射器连接，所述的压力传感器与刀柄连接，所述的刀柄与三轴机床连接，所述的信号发射器与信号接收器通过无线信号连接，所述的信号接收器安装在所述的三轴机床上，所述的信号接收器与所述的三轴机床的JA40接口电连接，所述的三轴机床与电脑主机电连接。
[0007]—种面向自由曲面的接触式测量误差补偿系统的补偿方法，
(I) 二维曲面加工误差补偿方法:
对于二维曲线表示的曲面，首先选择一个测量引导点3，引导点2在模型中的作用是利用引导点的Z轴与偏置面相交得到理论测量点的测头球心；在实际测量中，引导红宝石侧头在实际工件上寻找相应的模型上的匹配点进行测量；
然后用对工件理想曲面S进行偏移，得到测头球心的偏移曲面次，此时偏移面次和引导点i的垂直方向有个交点O Μ’ζ^，也就是理论测头球心，B点为理论测量点，如果是理想工件，实际测量点和理论测量点重合。引导点j的坐标(? , ^ , Zj)从工件理
论模型中读取，如果理论测量点点的法线方向
【权利要求】
1.一种面向自由曲面的接触式测量误差补偿系统，其组成包括:红宝石测头，其特征是:所述的红宝石测头与陶瓷测杆连接，所述的陶瓷测杆与压力传感器连接，所述的压力传感器与信号发射器连接，所述的压力传感器与刀柄连接，所述的刀柄与三轴机床连接，所述的信号发射器与信号接收器通过无线信号连接，所述的信号接收器安装在所述的三轴机床上，所述的信号接收器与所述的三轴机床的JA40接口电连接，所述的三轴机床与电脑主机电连接。
2.一种面向自由曲面的接触式测量误差补偿系统的补偿方法，其特征是: (I)二维曲面加工误差补偿方法: 对于二维曲线表示的曲面，首先选择一个测量引导点3，引导点2在模型中的作用是利用引导点的Z轴与偏置面相交得到理论测量点的测头球心；在实际测量中，引导红宝石侧头在实际工件上寻找相应的模型上的匹配点进行测量； 然后用对工件理想曲面S进行偏移，得到测头球心的偏移曲面次，此时偏移面次和引导点i的垂直方向有个交点O do也就是理论测头球心，M点为理论测量点，如果是理想工件，实际测量点和理论测量点重合；引导点j的坐标(义Ua)从工件理论模型中读取，如果理论测量点力点的法线方向对于二维
t/VfA0--Ajt曲线表示的曲面，则理论测量点?点的坐标(4 ,Tb , Zji)为:
3.根据权利要求2所述的面向自由曲面的接触式测量误差补偿系统的补偿方法，其特征是:将上述的算法编入在测量系统的后处理模块，在后处理模块中实现误差补偿；测量完成后，打开在机测量系统的生成测量报告模块，点击导出测量报告菜单，导出点信息及点误差信息；首先，通过分析点信息及点误差信息，查看测量误差(ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ)是否在可接受范围内，如果在可接受范围内工件合格，否则不合格；其次通过对点信息及点误差的分析，确定误差是由测量误差产生还是由机床本体误差产生，或者由工件加工误差产生；通过工件的加工误差产生原因分析，得出工件型面的刚度场分布，推出型面的加工难易程度，然后在下次加工的时候改变工件刚度场或者改变加工方法来指导实际生产；最后通过对点信息及点误差的分析，针对性的编写机床加工程序，对误差过大的工件进行二次加工修整，直到工件合格。`
【文档编号】B23Q17/20GK103481122SQ201310342502
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】吴石, 王正春, 王义文, 刘献礼, 刘立佳 申请人:哈尔滨理工大学