[發明專利]一種空間孔位測量基準誤差補償方法

在審

• 申請號: 201710330952.3
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107421476A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 沈昕;高鑫;孫超;阮超;王偉;汪裕杰;李衛東;唐李;許曜寰;秦梟品
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G06F17/12
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 安瑋

技術領域

本發明涉及一種誤差補償方法，尤其是一種用于空間孔位測量誤差補償方法，具體地說是一種用于空間孔位測量的基準誤差補償方法。

背景技術

數控加工零件往往存在孔的加工，孔的加工質量，尤其是精孔質量是評判零件是否合格的重要依據。在零件空間孔位測量過程中，由于零件理論測量坐標系與實際測量坐標系存在偏差，使得零件空間孔位測量結果存在測量基準誤差。這種誤差對零件孔加工精度的評估帶來很大的影響，進而對評判零件是否合格產生影響。

查閱相關技術和文獻發現，藺小軍(2013)在學術期刊《計量學報》2013,34(2),p128-133發表了論文“葉片型面測量編程與誤差處理技術”公開了一種消除測量系統誤差的方法，基于已知葉片CAD模型提取測量點理論坐標值，采用微平面法計算法向矢量，并采用ICP算法進行配準消除系統誤差，該方法可在保證測量精度的前提下提高葉片零件測量效率。

劉元朋(2005)在學術期刊《中國機械工程》2005,16(12),p1080-1082發表了論文“復雜曲面測量數據最佳匹配問題研究”公開了一種復雜曲面類零件測量數據匹配方法，通過初試匹配和精確匹配來實現測量數據的最佳匹配，其中精確匹配依據最小二乘原理構造目標函數，應用L-BFGS-B算法進行精確匹配，可有效解決復雜曲面類零件測量數據與曲面的匹配問題。

上述方法可實現對測量點位測量基準的補償。如圖1所示，當零件實際測量坐標系與理論坐標系不一致，采用探頭進行空間孔位測量時，孔位的實際測量點始終位于理論測量點所在的平面內，因此空間孔位誤差始終位于孔位理論測量點所在的平面內。針對空間孔位測量的上述特點，目前還未有公開的方法來解決空間孔位測量基準誤差補償的問題。

發明內容

本發明的目的是針對零件孔位測量時由于實際測量坐標系與理論測量坐標系之間的偏差導致空間孔位測量結果存在測量基準誤差的問題，發明了一種空間孔位測量基準誤差補償方法。

本發明的技術方案是：

一種空間孔位測量基準誤差補償方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1，將空間孔位實際測量坐標值，理論坐標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經三次平移及三次旋轉后得到p′_t，其中平移旋轉量為δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟3，由于空間孔位測量結果始終處于經過空間孔位理論點p_t，與孔位方向v_h垂直的平面內，因此將經平移旋轉后的p′_t在該平面內進行投影，得到投影點p_s；

步驟4，將p_s中每點與對應實際測量點的距離平方和設為最小二乘法目標函數f，用于求解步驟2中的平移旋轉量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟5，當目標函數值最小時，空間孔位平移旋轉量即為空間孔位測量實際坐標系與理論坐標系間的位置關系，為求解空間孔位平移旋轉量，將目標函數對平移旋轉量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z分別求導并賦值為0；

步驟6，將求導方程聯立得到方程組，求解空間孔位平移旋轉量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步驟7，根據步驟6中求解的空間孔位平移旋轉量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z，將空間孔位實際測量坐標值p_a進行平移旋轉，得到p′_a；