[發(fā)明專利]用于檢驗(yàn)幾何形狀的方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 94100523.2
• 申請(qǐng)日: 1994-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1094158A
• 公開(kāi)（公告）日: 1994-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·A·哈斯;斯特凡·皮納;杰羅爾德·斯科特·白恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 莫托羅拉公司
• 主分類號(hào): G01B21/04
• 分類號(hào): G01B21/04;G06F15/60
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊國(guó)旭

概括而言，本發(fā)明涉及檢查和分析零部件幾何形狀的方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及利用加工的零部件的三維數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何形狀檢查和分析的方法。

機(jī)械零部件用線框、表面、實(shí)體計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后，利用標(biāo)注有尺寸的圖紙及計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，如直接使用零部件的計(jì)算機(jī)模型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行加工。由于制造過(guò)程固有的容差及組裝和設(shè)計(jì)的誤差，加工出的零部件會(huì)偏離其計(jì)算機(jī)模型。

傳統(tǒng)的方法利用標(biāo)注有尺寸的圖紙及一些用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器測(cè)量的特殊點(diǎn)來(lái)檢查和分析加工的零部件的幾何形狀并用這種方法來(lái)描述加工的零部件與其計(jì)算機(jī)模型間的差異，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器通過(guò)移動(dòng)其接觸式或光學(xué)式探測(cè)器到確定零部件幾何形狀的點(diǎn)上來(lái)獲取坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)諸如軸或園的直徑、孔的深度、園的同心度等屬性，這些坐標(biāo)被用來(lái)確定零部件的幾何形狀。檢查獲得的實(shí)體（entity）屬性值被列表并與基于工程容差規(guī)定的可接受的值進(jìn)行比較。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器需要相當(dāng)長(zhǎng)的操作時(shí)間及昂貴的計(jì)算機(jī)編程來(lái)獲得特定零部件特征的相關(guān)坐標(biāo)測(cè)量值。由于增加了數(shù)字控制，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器變得先進(jìn)，因此，可以寫(xiě)一個(gè)針對(duì)某一零部件的程序以控制坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器的移動(dòng)和測(cè)量的進(jìn)行，一旦針對(duì)某一零部件的程序編好，重復(fù)的測(cè)量工作就完成得更快、更容易也更便于重復(fù)。

盡管有了先進(jìn)的坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)，分析工作仍然麻煩、抽象。由于確定所有需要檢查的特性比較困難，所得的結(jié)果往往是不完全的，既使工程師能夠得到檢查的結(jié)果，理解這些結(jié)果也比較費(fèi)時(shí)并容易產(chǎn)生誤差，常常需要作更多檢查以便更好地理解這些結(jié)果。

因此，需要一種方法和裝置，通過(guò)自動(dòng)比較加工出的零部件上的數(shù)字化的點(diǎn)和計(jì)算機(jī)模型來(lái)確定加工出的零部件與其計(jì)算機(jī)模型間的偏差。

用來(lái)確定、視覺(jué)化及分析加工出的零部件與其計(jì)算機(jī)模型間的偏差的方法包括以下幾個(gè)步驟：產(chǎn)生零部件的計(jì)算機(jī)模型，產(chǎn)生加工出的零部件的數(shù)字化數(shù)據(jù)，當(dāng)需要匹配（alignment）時(shí)，平移、旋轉(zhuǎn)、縮放計(jì)算機(jī)模型與加工出的零部件的數(shù)字化數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，合并計(jì)算機(jī)模型和加工出的零部件數(shù)字化的數(shù)據(jù)。然后，用這一方法來(lái)確定從至少一個(gè)加工出的零部件的數(shù)字化數(shù)據(jù)的數(shù)字化數(shù)據(jù)點(diǎn)或根據(jù)加工出的零部件的數(shù)字化數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的點(diǎn)到計(jì)算機(jī)模型間的偏差，根據(jù)偏差對(duì)從加工出的零件的數(shù)字化數(shù)據(jù)導(dǎo)出的點(diǎn)到計(jì)算機(jī)模型間的偏差，根據(jù)偏差對(duì)從加工出的零件的數(shù)字化數(shù)據(jù)導(dǎo)出的幾何形狀進(jìn)行分類，以及表示出加工出的零部件的數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)與其計(jì)算機(jī)模型間的偏差。

圖1是依據(jù)本發(fā)明的零部件的計(jì)算機(jī)模型的立體圖。

圖2是依據(jù)本發(fā)明的加工出的零部件的立體圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明而繪制的圖2中加工出的零部件及其上一行數(shù)字化點(diǎn)的立體圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明，在未平移、旋轉(zhuǎn)、縮放前合并零部件計(jì)算機(jī)模型數(shù)據(jù)庫(kù)和加工出的零部件數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)的立體圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)合并、定位、定向、縮放零部件計(jì)算機(jī)模型數(shù)據(jù)庫(kù)和加工出的零部件數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)后的立體圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的立體圖，與圖5一樣，但增加了向量的端點(diǎn)，向量的端點(diǎn)一端是加工出的零部件的數(shù)字化點(diǎn)，另一端點(diǎn)是該數(shù)字化點(diǎn)在零部件計(jì)算機(jī)模型上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的方體圖，除增加了矢量的顯示外，與圖6一樣。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)和測(cè)量機(jī)器的方框圖。

參考圖1，描述一個(gè)零部件或零部件組件的計(jì)算機(jī)模型或計(jì)算機(jī)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)可以用線框、表面、實(shí)體和線框、表面、實(shí)體的任意組合來(lái)表示。圖中這一特定的例子的模型有九個(gè)面，斜面（101）與水平面（103）相交于邊（102）。

圖2描述了一個(gè)加工出的零部件（200），它是根據(jù)計(jì)算機(jī)模型（100）制作而成的，但零部件（200）有偏差。加工出的零部件有十一個(gè)面，加工出的零部件（200）的斜面（201）被升高并與加工出的零部件（200）的水平面（203）分離，因此，斜面（201）與水平面（203）相交未能形成邊。