一种曲线槽槽轮几何误差的检测与评定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复杂型面的几何误差检测与评定领域，尤其涉及一种曲线槽槽轮几何 误差的检测与评定方法。
【背景技术】
[0002] 槽轮是一种结构简单，传动效率高，且能够用以准确分度的一种间歇运动机构。通 常槽轮都是由直线槽构成的，制造成本低，应用广泛；但直线槽由于存在冲击等缺陷，曲线 槽槽轮的相关设计与应用越来越多，曲线槽的制造与检测也成为了保证槽轮工作性能的必 要环节。由于槽轮机构通常是由圆柱销与槽的相对运动实现的。为了保证圆柱销准确入槽， 对槽相对于基准的位置以及槽间相对位置都有较高的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种曲线槽槽轮几何误差的检测与评定方法，本发明以三坐标测量 机为基本检测仪器，提出了通过旋转重合的方法，实现了曲线槽槽轮复合位置度的简便测 量与评定，详见下文描述：
[0004] 一种曲线槽槽轮几何误差的检测与评定方法，所述检测与评定方法包括以下步 骤：
[0005] 使用三坐标测量机获取测量数据，即各槽的两个侧面的若干点的坐标；
[0006] 将测量数据进行处理：即将两个侧面的坐标通过计算得到中心对称面上测点的坐 标；然后通过旋转将不同曲线槽的测量点实际坐标和理论坐标旋转到同一个槽的理论位置 处；
[0007] 依次计算所有测量点实际坐标到理论坐标的距离，找到最大的距离，乘以2后作 为复合位置度误差中的第一项误差结果；
[0008] 依次计算所有测量点实际坐标到理论曲面的距离，通过优化算法找到一个理论曲 面的位置，使距离理论曲面最远的测量点距离曲面的距离达到最小，乘以2后作为复合位 置误差的第二项误差结果；
[0009] 复合位置度误差的测量与评定完成。
[0010] 本发明提供的技术方案的有益效果是：本方法使用通用测量仪器，数据处理方法 简单易行，适用于精确求解各类曲线槽和直线槽槽轮的复合位置度误差，从而提高检测效 率和测量精度，降低检测成本。
【附图说明】
[0011] 图Ia槽轮的三维示意图；
[0012] 图Ib槽轮的二维图；
[0013] 图2a测点的布置方法（二维）；
[0014] 图2b测点的布置方法（三维）；
[0015] 图3测量坐标系的位置示意图；
[0016] 图4测量点进行旋转的方法示意图；
[0017] 图5公差带（阴影部分）示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0019] 本发明的检测与评定误差项为槽轮的轮槽组复合位置度误差，属于成组特征的复 合位置度误差范畴。
[0020] 在ASME-14. 5 2009中，对于成组特征的复合位置度的有如下定义：复合位置度针 对成组特征中各个特征的位置以及各个特征之间的相对位置提供了一种位置度的应用方 法。通常，对于成组特征中每个特征均有一个较宽松的位置度要求，同时各个特征之间相对 位置有较严格的位置度要求。由于曲线槽槽轮的位置是由其槽面的中心面决定的，故而应 该以中心面的复合位置度误差作为检测和评定项目。
[0021] 101 :使用三坐标测量机获取测量数据，即各槽的两个侧面的若干点的坐标；
[0022] 本发明针对的是具有曲线槽的槽轮，由于平面是特殊的曲面，同样也适用于直线 槽的槽轮。如图la、lb分别为一种具有四个曲线槽的槽轮的三维示意图和二维图。曲线槽 一般是由两对称曲面构成，测量时有两种情况：一将槽轮视作2D零件，通常在槽轮较薄或 测量精度要求较低条件下；二视作三维零件，在槽轮厚度较大或者测量精度要求高的条件 下。
[0023] 针对第一种情况，槽轮的两槽面可以认为是平面曲线，应当在一侧曲面合理的位 置选取一个与槽轮基准面A平行的平面与槽轮某一侧面相交，获得一条相交曲线，并在此 曲线上合理布置测点。
[0024] 针对第二种情况，槽轮的两槽面均是空间曲面，此时，应当使用若干与槽轮基准A 平行的的平面与槽轮某一侧面相交后，获取相应数量的曲线，并在这些曲线上合理的布置 测点。
[0025] 两种情况的测点布置方式如图2a、2b所示。
[0026] 使用三坐标测量机（CMM)测量
[0027] 1.测量坐标系建立：测量坐标系是由CMM的测量基面和槽轮内孔的轴线确定（如 图3)。
[0028] 2.测量：根据布置的测点，触碰一侧曲面并获得测点的实际坐标后，沿曲面法向 矢量的方向触碰另一侧曲面，并获得对侧曲面的测点的实际坐标，在此将一个槽上两个侧 面记为U面和V面，如图2a，2b所示。
[0029] 定义如下几个符号：
[0030] 第k个槽上U面的第i个测点的理论坐标记为
【主权项】
1. 一种曲线槽槽轮几何误差的检测与评定方法，其特征在于，所述检测与评定方法包 括以下步骤： 使用三坐标测量机获取测量数据，即各槽的两个侧面的若干点的坐标； 将测量数据进行处理：即将两个侧面的坐标通过计算得到中心对称面上测点的坐标； 然后通过旋转将不同曲线槽的测量点实际坐标和理论坐标旋转到同一个槽的理论位置 处； 依次计算所有测量点实际坐标到理论坐标的距离，找到最大的距离，乘以2后作为复 合位置度误差中的第一项误差结果； 依次计算所有测量点实际坐标到理论曲面的距离，通过优化算法找到一个理论曲面的 位置，使距离理论曲面最远的测量点距离曲面的距离达到最小，乘以2后作为复合位置误 差的第二项误差结果； 复合位置度误差的测量与评定完成。
【专利摘要】本发明公开了一种曲线槽槽轮几何误差的检测与评定方法，所述检测与评定方法包括以下步骤：将测量数据进行处理：即将两个侧面的坐标通过计算得到中心对称面上测点的坐标；然后通过旋转将不同曲线槽的测量点实际坐标和理论坐标旋转到同一个槽的理论位置处；依次计算所有测量点实际坐标到理论坐标的距离，找到最大的距离，乘以2后作为复合位置度误差中的第一项误差结果；依次计算所有测量点实际坐标到理论曲面的距离，通过优化算法找到一个理论曲面的位置，使距离理论曲面最远的测量点距离曲面的距离达到最小，乘以2后作为复合位置误差的第二项误差结果；复合位置度误差的测量与评定完成。本发明实现了曲线槽槽轮复合位置度的简便测量与评定。
【IPC分类】G01B21-00
【公开号】CN104634294
【申请号】CN201510059141
【发明人】何改云, 郭龙真, 丁伯慧, 桑一村, 郎爱蕾
【申请人】天津大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日