[發明專利]基于階段劃分的關節式坐標測量機操作評價方法及系統

在審

• 申請號: 202211464996.2
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115752324A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 王文;王家豪;孫佳歡;黃峰;宋猛;岳樹清;張恒毅;方威;盧科青;楊賀;陳占鋒;王傳勇
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 陳煒

1.一種基于階段劃分的關節式坐標測量機操作評價方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、操作員使用關節式坐標測量機對特征標準件上的多個被測位置進行數據采集；關節式坐標測量機的測頭上安裝有加速度傳感器和力傳感器軸加速度傳感器在操作過程中檢測測頭的加速度變化；力傳感器在操作過程中檢測測頭測針受到的測量力變化；

步驟二、操作階段劃分

根據測頭的加速度變化，將整個測量操作過程劃分為多個測量采點操作，并將每個測量采點操作劃分為測量臂擺動階段和測量接觸階段；

劃分的過程為：提取加速度變化曲線中出現突變尖峰和移動信號的時刻；以出現突變尖峰的時刻到出現下一個移動信號的時刻作為一個測量接觸階段；以出現移動信號的時刻到出現下一個突變尖峰的時刻作為一個測量臂擺動階段；

所述突變尖峰的識別方法為：首先根據差分算法識別出加速度的波峰、波谷；以每個波峰兩側的波谷之間的加速度曲線為一次波動；將一次波動識別為突變尖峰需滿足以下條件：條件1、前一個波谷與波峰相隔時間小于第一判斷閾值，且前一個波谷與波峰的連線的斜率大于第二判斷閾值；條件2、后一個波谷與波峰相隔時間小于第三判斷閾值；后一個波谷與波峰的連線的斜率絕對值大于第四判斷閾值；條件3、后一個波谷之后的第一判斷時長內加速度絕對值信號的標準差小于第五判斷閾值；

所述移動信號的識別方法為：從測量起始時刻開始，在加速度變化曲線上尋找第一個穩定接觸區間；穩定接觸區間為加速度標準差低于第六判斷閾值且時長等于第二判斷時長的區間；找到穩定接觸區間后，取穩定接觸區間后的第一個達到移動速度閾值的時刻作為檢測到移動信號的時刻；從移動信號的時刻開始繼續向后尋找穩定接觸區間，依此交替往復，得到所有移動信號；移動速度閾值為上一個穩定接觸區間的加速度均值的1.4-1.6倍；

步驟三、對操作的測量操作進行評價；

3-1.針對每個測量臂擺動階段分別計算評價指標

3-1-1.計算擺動平穩性評分A₁如下式所示：

其中，J_max為測量臂擺動階段中各加速度采樣點的急動度的最大值；J₀為預設的平穩性優秀參數；

3-1-2.計算擺動階段用時評分A₂如下式所示：

其中，T_bd為測量臂擺動階段的時長，T₁₀為預設的擺動用時優秀參數；

3-1-3.計算擺動加速度評分A₃如下式所示：

其中，a_max為測量臂擺動階段的加速度最大值；a₁₀為預設的擺動加速度閾值；

3-2.針對每個測量接觸階段分別計算評價指標；

3-2-1.計算測量接觸穩定性評分A₄如下式所示：

其中，為測量接觸階段的加速度平均值；a₀為預設的測量加速度均值優秀參數；a₂₀為預設的測量加速度最大閾值；

3-2-2.計算測量力波動評分A₅如下式所示：

其中，S_max為測量接觸階段中各測量力采樣點的測量力波動值的最大值；一個測量力采樣點的測量力波動值等于該測量力采樣點測得測量力值與下一測量力采樣點測得測量力值之差的絕對值除以測量力采樣間隔；S₀為預設的測量力波動值優秀參數；

3-2-3.計算測量階段用時評分A₆如下式所示：

其中，T_jc為測量接觸階段的時長，T₂₀為預設的測量用時優秀參數；

3-2-4.計算最大測量力評分A₇如下式所示：

其中，f_max為測量接觸階段的測頭測量力最大值；f₀為預設的最大測量力閾值；

計算得到評分A₁～A₇的數值大于100時，取值設為100；計算得到評分A₁～A₇的數值小于0時，取值設為0；

步驟四、根據步驟三得到的評分A₁～A₇對操作員進行評價；

分別計算所有測量臂擺動階段的評分A₁～A₃的平均值，作為針對測量臂擺動的三個評價指標總評分B₁～B₃；分別計算所有測量接觸階段的評分A₄～A₇的平均值，作為針對測量接觸的三個評價指標總評分B₄～B₇；

計算綜合評分M如下：

M＝k₁B₁+k₂B₂+k₃B₃+k₄B₄+k₅B₅+k₆B₆+k₇B₇

其中，k₁-k₇為7項評價指標的權重系數；k₁+k₂+k₃+k₄+k₅+k₆+k₇＝1；

綜合評分M越高，則操作員對關節式坐標測量機的操作越優秀。