[發(fā)明專利]一種空間孔位測(cè)量基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710330952.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN107421476A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈昕;高鑫;孫超;阮超;王偉;汪裕杰;李衛(wèi)東;唐李;許曜寰;秦梟品
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01B21/00
• 分類號(hào): G01B21/00;G06F17/12
• 代理公司: 成飛(集團(tuán))公司專利中心51121
• 代理人: 安瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種誤差補(bǔ)償方法，尤其是一種用于空間孔位測(cè)量誤差補(bǔ)償方法，具體地說是一種用于空間孔位測(cè)量的基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

數(shù)控加工零件往往存在孔的加工，孔的加工質(zhì)量，尤其是精孔質(zhì)量是評(píng)判零件是否合格的重要依據(jù)。在零件空間孔位測(cè)量過程中，由于零件理論測(cè)量坐標(biāo)系與實(shí)際測(cè)量坐標(biāo)系存在偏差，使得零件空間孔位測(cè)量結(jié)果存在測(cè)量基準(zhǔn)誤差。這種誤差對(duì)零件孔加工精度的評(píng)估帶來很大的影響，進(jìn)而對(duì)評(píng)判零件是否合格產(chǎn)生影響。

查閱相關(guān)技術(shù)和文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，藺小軍(2013)在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)量學(xué)報(bào)》2013,34(2),p128-133發(fā)表了論文“葉片型面測(cè)量編程與誤差處理技術(shù)”公開了一種消除測(cè)量系統(tǒng)誤差的方法，基于已知葉片CAD模型提取測(cè)量點(diǎn)理論坐標(biāo)值，采用微平面法計(jì)算法向矢量，并采用ICP算法進(jìn)行配準(zhǔn)消除系統(tǒng)誤差，該方法可在保證測(cè)量精度的前提下提高葉片零件測(cè)量效率。

劉元朋(2005)在學(xué)術(shù)期刊《中國機(jī)械工程》2005,16(12),p1080-1082發(fā)表了論文“復(fù)雜曲面測(cè)量數(shù)據(jù)最佳匹配問題研究”公開了一種復(fù)雜曲面類零件測(cè)量數(shù)據(jù)匹配方法，通過初試匹配和精確匹配來實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的最佳匹配，其中精確匹配依據(jù)最小二乘原理構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用L-BFGS-B算法進(jìn)行精確匹配，可有效解決復(fù)雜曲面類零件測(cè)量數(shù)據(jù)與曲面的匹配問題。

上述方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量點(diǎn)位測(cè)量基準(zhǔn)的補(bǔ)償。如圖1所示，當(dāng)零件實(shí)際測(cè)量坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系不一致，采用探頭進(jìn)行空間孔位測(cè)量時(shí)，孔位的實(shí)際測(cè)量點(diǎn)始終位于理論測(cè)量點(diǎn)所在的平面內(nèi)，因此空間孔位誤差始終位于孔位理論測(cè)量點(diǎn)所在的平面內(nèi)。針對(duì)空間孔位測(cè)量的上述特點(diǎn)，目前還未有公開的方法來解決空間孔位測(cè)量基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償?shù)膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)零件孔位測(cè)量時(shí)由于實(shí)際測(cè)量坐標(biāo)系與理論測(cè)量坐標(biāo)系之間的偏差導(dǎo)致空間孔位測(cè)量結(jié)果存在測(cè)量基準(zhǔn)誤差的問題，發(fā)明了一種空間孔位測(cè)量基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種空間孔位測(cè)量基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1，將空間孔位實(shí)際測(cè)量坐標(biāo)值，理論坐標(biāo)值及孔位方向定義為向量p_a，p_t和v_h；

步驟2，假定將空間孔位理論值p_t經(jīng)三次平移及三次旋轉(zhuǎn)后得到p′_t，其中平移旋轉(zhuǎn)量為δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟3，由于空間孔位測(cè)量結(jié)果始終處于經(jīng)過空間孔位理論點(diǎn)p_t，與孔位方向v_h垂直的平面內(nèi)，因此將經(jīng)平移旋轉(zhuǎn)后的p′_t在該平面內(nèi)進(jìn)行投影，得到投影點(diǎn)p_s；

步驟4，將p_s中每點(diǎn)與對(duì)應(yīng)實(shí)際測(cè)量點(diǎn)的距離平方和設(shè)為最小二乘法目標(biāo)函數(shù)f，用于求解步驟2中的平移旋轉(zhuǎn)量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟5，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)值最小時(shí)，空間孔位平移旋轉(zhuǎn)量即為空間孔位測(cè)量實(shí)際坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系間的位置關(guān)系，為求解空間孔位平移旋轉(zhuǎn)量，將目標(biāo)函數(shù)對(duì)平移旋轉(zhuǎn)量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z分別求導(dǎo)并賦值為0；

步驟6，將求導(dǎo)方程聯(lián)立得到方程組，求解空間孔位平移旋轉(zhuǎn)量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟7，根據(jù)步驟6中求解的空間孔位平移旋轉(zhuǎn)量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z，將空間孔位實(shí)際測(cè)量坐標(biāo)值p_a進(jìn)行平移旋轉(zhuǎn)，得到p′_a；