專利名稱：一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曲面工件輪廓線的測(cè)量及檢測(cè)方法，尤其涉及一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一種手段，在20世紀(jì)90年代初，逆向工程開始引起各國(guó)工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，從此以后，有關(guān)逆向工程的研究與應(yīng)用就一直受到人們關(guān)注，特別是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，利用CAD/CAM技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)物的逆向工程已成為CAD/CAM領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并成為逆向技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容。 零件的數(shù)字化和CAD模型重建是逆向建模的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
實(shí)施逆向工程，首先要提取對(duì)象表面的三維坐標(biāo)信息，逆向工程采用的測(cè)量方法主要分為兩大類接觸式和非接觸式。在采用接觸式測(cè)頭測(cè)量時(shí)，由于測(cè)頭半徑的影響，得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并不是測(cè)頭所觸及的表面點(diǎn)的坐標(biāo)，而是測(cè)頭球心的坐標(biāo)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)的表面法矢方向和測(cè)軸方向一致時(shí)，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)和測(cè)頭中心相差一個(gè)測(cè)頭半徑值。通常測(cè)頭半徑在 0. 25mm 20mm之間，如果忽略測(cè)頭半徑，即得到的數(shù)據(jù)不進(jìn)行半徑補(bǔ)償處理，就會(huì)引起測(cè)量誤差。當(dāng)測(cè)頭的壓力矢(表面法矢)和測(cè)量截面在一個(gè)平面時(shí)，測(cè)量點(diǎn)曲線為平面曲線； 當(dāng)測(cè)頭的壓力矢(表面法矢)和測(cè)量截面不在一個(gè)平面時(shí)，測(cè)量點(diǎn)連線為空間曲線。一般來說，重建模型都偏大于實(shí)物原型，當(dāng)反求模型的精度要求較高時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)頭補(bǔ)償。
目前在CMM(三坐標(biāo)測(cè)量機(jī))測(cè)量中廣泛采用二維的自動(dòng)補(bǔ)償方法，即在測(cè)量時(shí)， 將測(cè)量點(diǎn)和測(cè)頭半徑關(guān)系都處理成二維的情況，并將補(bǔ)償計(jì)算編入測(cè)量程序中，在測(cè)量時(shí)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的測(cè)頭補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法簡(jiǎn)化了補(bǔ)償計(jì)算，不影響測(cè)量采點(diǎn)和掃描速度，對(duì)一些由規(guī)則形狀組成的表面測(cè)量，平面、二次曲面等，二維補(bǔ)償是精確的。但對(duì)于一些自由曲面組成的復(fù)合曲面，測(cè)量時(shí)測(cè)點(diǎn)位置的曲面法矢通常和測(cè)軸不在同一平面內(nèi)，此時(shí)按二維補(bǔ)償會(huì)存在誤差，在誤差不能忽略的情況下，必須考慮對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)頭半徑的三維補(bǔ)償。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法。在本發(fā)明中， 利用測(cè)頭沿截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，并在截面輪廓標(biāo)注線的左右兩側(cè)各增加一條掃描線，對(duì)于測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中任一點(diǎn)P附近選取距離最近的若干點(diǎn)，并構(gòu)建出擬合平面，通過擬合平面法矢實(shí)現(xiàn)點(diǎn)P的測(cè)球半徑補(bǔ)償P’。利用該方法經(jīng)投影計(jì)算后，可得到設(shè)計(jì)位置(的測(cè)量輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明測(cè)量精度高，尤其可滿足具有復(fù)雜曲面的大型工件的輪廓線測(cè)量及質(zhì)量檢測(cè)的要求。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案為
—種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，包括以下步驟
步驟一、利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云；
步驟二、提取所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P 距離最近的至少兩個(gè)點(diǎn)，并且從每一條所述左線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，從每一條所述右線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，形成點(diǎn)組，利用所述點(diǎn)組擬合平面，并得到所述擬合平面的法矢，對(duì)點(diǎn)P沿法矢方向進(jìn)行半徑補(bǔ)償，得到半徑補(bǔ)償點(diǎn)P’ ；
步驟三、重復(fù)步驟二，得到由與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑補(bǔ)償點(diǎn)構(gòu)成的截面輪廓線點(diǎn)云。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加的掃描線的個(gè)數(shù)為一條。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟二中，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取位于點(diǎn)P前方的一個(gè)點(diǎn)和位于點(diǎn)P后方的一個(gè)點(diǎn)，從所述一條左線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，從所述一條右線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的兩個(gè)點(diǎn)。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
將所述待測(cè)工件表面的截面輪廓線手工標(biāo)注成截面輪廓標(biāo)注線，選定待測(cè)工件的基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，使所述截面輪廓標(biāo)注線所在平面垂直于所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)軸，利用測(cè)頭沿所述截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
利用測(cè)頭沿待測(cè)工件截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，
利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，
利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，
其中，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
在所述待測(cè)工件的表面或附近選定基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過所述至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系還包括圍繞所述待測(cè)工件的周圍設(shè)置的、與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系至少間隔一個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系的系統(tǒng)坐標(biāo)系，且相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系。
優(yōu)選的是，所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上，所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系與與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
本發(fā)明所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法利用測(cè)頭沿截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，并在截面輪廓標(biāo)注線的左右兩側(cè)近距離各增加一條掃描線，對(duì)于測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中任一點(diǎn)P附近選取距離最近的若干點(diǎn)，并構(gòu)建出擬合平面， 通過擬合平面法矢實(shí)現(xiàn)點(diǎn)P的測(cè)球半徑補(bǔ)償P’。利用該方法經(jīng)投影計(jì)算后，可得到設(shè)計(jì)位置的測(cè)量輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明測(cè)量精度高，尤其可滿足具有復(fù)雜曲面的大型工件的輪廓線測(cè)量及質(zhì)量檢測(cè)的要求。


圖1為曲面輪廓測(cè)量方法的流程示意圖。
圖2為測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中點(diǎn)P的半徑補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D。
圖3為截面投影的示意圖。
圖4為實(shí)施例中基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的標(biāo)設(shè)的示意圖。
圖5(a)為實(shí)施例中控制點(diǎn)布設(shè)的俯視圖。
圖5(b)為實(shí)施例中控制點(diǎn)布設(shè)的俯視傾斜圖。
圖6為實(shí)施例中截面輪廓標(biāo)注線的規(guī)劃示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，包括以下步驟
步驟一、利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云；
步驟二、提取所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P 距離最近的至少兩個(gè)點(diǎn)，并且從每一條所述左線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，從每一條所述右線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，形成點(diǎn)組，利用所述點(diǎn)組擬合平面，并得到所述擬合平面的法矢，對(duì)點(diǎn)P沿法矢方向進(jìn)行半徑補(bǔ)償，得到半徑補(bǔ)償點(diǎn)P’ ；
步驟三、重復(fù)步驟二，得到由與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑補(bǔ)償點(diǎn)構(gòu)成的截面輪廓線點(diǎn)云。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加的掃描線的個(gè)數(shù)為一條。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟二中，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取位于點(diǎn)P前方的一個(gè)點(diǎn)和位于點(diǎn)P后方的一個(gè)點(diǎn)，從所述一條左線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，從所述一條右線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的兩個(gè)點(diǎn)。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的將所述待測(cè)工件表面的截面輪廓線手工標(biāo)注成截面輪廓標(biāo)注線，選定待測(cè)工件的基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，使所述截面輪廓標(biāo)注線所在平面垂直于所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)軸，利用測(cè)頭沿所述截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的利用測(cè)頭沿待測(cè)工件截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線， 將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，其中，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的在所述待測(cè)工件的表面或附近選定基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過所述至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系還包括圍繞所述待測(cè)工件的周圍設(shè)置的、與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系至少間隔一個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系的系統(tǒng)坐標(biāo)系，且相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系。
所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法中，所述相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上，所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系與與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
測(cè)量風(fēng)力機(jī)葉片、飛機(jī)機(jī)身等大型曲面工件的外輪廓，一方面要求的精度越來越高，另一方面需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)采集。就現(xiàn)有的測(cè)量手段而言，相對(duì)于其他三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、攝影測(cè)量、經(jīng)緯儀測(cè)量等系統(tǒng)，激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)具有精度高、效率高、測(cè)量范圍大、體積小、便于攜帶、能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于不便于移動(dòng)的大型工件的精密測(cè)量。因此，本發(fā)明使用激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)。并且，測(cè)頭掃描過程中，為手持掃描。
1、激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)的工作原理及測(cè)量要求
激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)大都由激光跟蹤頭、控制器、計(jì)算機(jī)、反射器(測(cè)頭)及測(cè)量附件等組成。其基本工作原理是，跟蹤頭發(fā)射激光對(duì)反射器進(jìn)行跟蹤，由儀器的雙軸測(cè)角系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)測(cè)算出反射器在球坐標(biāo)系中的空間位置，再利用儀器校準(zhǔn)參數(shù)和氣象傳感器對(duì)系統(tǒng)誤差和大氣環(huán)境誤差進(jìn)行補(bǔ)償，得到精確的空間坐標(biāo)。其中測(cè)距系統(tǒng)由相對(duì)距離測(cè)量的激光干涉測(cè)距儀(IFM)和絕對(duì)距離測(cè)量的裝置(ADM)組成，在跟蹤過程中如發(fā)生斷光， 后者可用于恢復(fù)測(cè)量。
激光跟蹤儀的測(cè)量方式包括靜態(tài)目標(biāo)測(cè)量、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤測(cè)量等。靜態(tài)目標(biāo)測(cè)量有單點(diǎn)平均測(cè)量、擬合測(cè)量或隱藏點(diǎn)測(cè)量等方式。動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量為激光跟蹤儀所特有，可以按設(shè)定的時(shí)間或距離間隔連續(xù)采樣。
激光跟蹤儀具有較高的測(cè)量精度，以API的T3為例，儀器標(biāo)稱跟蹤半徑60m、IFM 測(cè)量精度0. 5 μ m/m、ADM測(cè)量精度15 μ m、測(cè)角精度3. 5 μ m/m。但儀器的這些精度指標(biāo)并不是絕對(duì)不變，其與測(cè)量環(huán)境、儀器自身穩(wěn)定性、跟蹤距離等密切相關(guān)。測(cè)量環(huán)境中的氣壓、溫度、濕度，甚至振動(dòng)不僅會(huì)影響儀器本身的性能，而且對(duì)待測(cè)工件也有較大的影響，因此不同環(huán)境下的測(cè)量結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大差異。儀器的穩(wěn)定性要求在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)和充分預(yù)熱。一般儀器的配套軟件都提供了校準(zhǔn)功能，儀器在經(jīng)過運(yùn)輸或測(cè)量環(huán)境發(fā)生變化后， 都需要重新校準(zhǔn)。由于儀器的高精密性，預(yù)熱過程引起儀器結(jié)構(gòu)細(xì)微變化將影響儀器的精度，因而要求高精度的測(cè)量須進(jìn)行充分預(yù)熱。另外，還需考慮測(cè)量距離與角度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，一般而言測(cè)量距離越近、測(cè)角越小精度越高。
綜合以上激光跟蹤儀的測(cè)量原理及影響激光跟蹤儀測(cè)量精度的因素，在進(jìn)行高精度測(cè)量時(shí)要求(1)測(cè)量距離盡量保持在限制范圍之內(nèi)，這不僅縮短了測(cè)量距離，而且也減小了測(cè)角的范圍；(2)要保證激光跟蹤儀及待測(cè)工件的固定；(3)盡量保證工作環(huán)境的溫度與氣壓恒定；(4)測(cè)量前進(jìn)行儀器校準(zhǔn)和充分預(yù)熱；( 被測(cè)對(duì)象周圍有足夠的空間以保證測(cè)量的不受限制。
2、大型曲面工件輪廓線測(cè)量方法
如果大型曲面工件有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可以直接在設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下掃描獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，將減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的誤差且便于數(shù)據(jù)的比較。另外，對(duì)于大型曲面工件，激光跟蹤儀在一個(gè)位置不能將數(shù)據(jù)整體測(cè)完，需要進(jìn)行多站測(cè)量，這樣控制點(diǎn)的布設(shè)與測(cè)量就是一項(xiàng)必要而重要的工作。
一般利用激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行大型曲面工件輪廓線的測(cè)量，可分為以下步驟 (如圖1所示)⑴坐標(biāo)系標(biāo)設(shè)與測(cè)定；⑵控制點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量；⑶輪廓線位置標(biāo)注與采集；(4)輪廓線數(shù)據(jù)后處理。其中( 中控制點(diǎn)的測(cè)量與C3)是相互交差進(jìn)行的，即采取邊控制邊采集的方法。
3、坐標(biāo)系標(biāo)設(shè)與測(cè)定
選定待測(cè)工件的基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系。盡量選擇大型曲面工件的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系為基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，且最好使該基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的某一軸(如Z軸)垂直于輪廓線(也就是截面輪廓標(biāo)注線所在平面)。將設(shè)計(jì)坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，是為了將最終得到的輪廓線數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，方便評(píng)價(jià)測(cè)量精度。但是實(shí)際上，并不僅限于設(shè)計(jì)坐標(biāo)系的選擇。
為了確定基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，并且也為了方便基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系與測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，需要首先在待測(cè)工件的表面或者附近選擇出至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。此處將用于標(biāo)記基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)又稱之為特征點(diǎn)。特征點(diǎn)標(biāo)設(shè)的原則是(1)特征點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)能夠確定；( 為保證基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系和系統(tǒng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度，特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)不能少于4個(gè)；(3)特征點(diǎn)不能位于同一條直線上；(4)在一個(gè)測(cè)站上激光跟蹤儀能夠同時(shí)觀測(cè)到所有特征點(diǎn)；( 通常特征點(diǎn)位于待測(cè)工件的表面。
在對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，由于激光跟蹤儀獲取的是測(cè)頭中心坐標(biāo)而非特征點(diǎn)坐標(biāo)，因此也需要對(duì)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)頭半徑補(bǔ)償。而這個(gè)測(cè)頭半徑的補(bǔ)償過程既可以選擇本發(fā)明的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，也可以選擇現(xiàn)有技術(shù)中方法。如采用擬合法或補(bǔ)償法來測(cè)量。擬合法是利用帶尖針的加長(zhǎng)桿，并使針尖位于特征點(diǎn)，激光跟蹤儀掃描位于加長(zhǎng)桿頂部測(cè)頭中心的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，再通過擬合球心的方法獲取特征點(diǎn)的坐標(biāo)。也可用其他一些擬合方法，如擬合平面，通過三面相交于一點(diǎn)的原理來獲取點(diǎn)坐標(biāo)等。補(bǔ)償法需要借助異形底座，將底座放置于特征點(diǎn)附近，使得特征點(diǎn)與測(cè)頭中心的位置相對(duì)固定且相互的空間關(guān)系 (如距離)確定，通過計(jì)算補(bǔ)償空間關(guān)系的方法獲取特征點(diǎn)坐標(biāo)。具體實(shí)測(cè)時(shí)，可根據(jù)方便的原則來選擇特征點(diǎn)的測(cè)量方法。
經(jīng)激光跟蹤儀獲取的特征點(diǎn)坐標(biāo)是以激光跟蹤儀中心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)的系統(tǒng)坐標(biāo)系，根據(jù)特征點(diǎn)的在設(shè)計(jì)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)則可以將在系統(tǒng)坐標(biāo)系中所得到所有測(cè)量數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)坐標(biāo)系內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)曲面輪廓測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差不能大于限差，要獲得亞毫米級(jí)的輪廓數(shù)據(jù)，其限差應(yīng)小于0. 5mm。
4、控制點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量
對(duì)于規(guī)模較小的工件，只需要確定一個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系就可以了。此時(shí)，激光跟蹤儀在上述系統(tǒng)坐標(biāo)系內(nèi)可以完成對(duì)工件表面所有的輪廓標(biāo)注線的測(cè)量，這些測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以全部轉(zhuǎn)換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)。
但是對(duì)于大型工件，僅設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系往往不夠。因此，需要在工件附近選擇多個(gè)合適的系統(tǒng)坐標(biāo)系，即多站式測(cè)量。多站式測(cè)量是指對(duì)固定在某處的測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，把激光跟蹤儀僅放置在一個(gè)測(cè)量位置不能完成測(cè)量工作，需要通過移動(dòng)激光跟蹤儀 (或者布置多臺(tái)激光跟蹤儀)，在不同的位置分別對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，最后將各站測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到同一坐標(biāo)系中進(jìn)行統(tǒng)一處理。上述多個(gè)測(cè)量位置就對(duì)應(yīng)著多個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系。
為了保證多個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度，還需要在待測(cè)工件的附近或表面選定至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。此處，又把相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的基準(zhǔn)點(diǎn)稱為控制點(diǎn)。控制點(diǎn)的布設(shè)原則為(1)所有控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布在待測(cè)工件的四周；(2)對(duì)于相鄰的兩個(gè)測(cè)站 (系統(tǒng)坐標(biāo)系)，理論上須觀測(cè)3個(gè)相同控制點(diǎn)，但為了保證轉(zhuǎn)站精度最好觀測(cè)4個(gè)或以上； (3)在每一測(cè)站，需要觀測(cè)的控制點(diǎn)還應(yīng)均勻分布在激光跟蹤儀的周圍。
將觀測(cè)特征點(diǎn)的測(cè)站設(shè)為第一測(cè)站(假設(shè)此第一測(cè)站為第一系統(tǒng)坐標(biāo)系)，將激光跟蹤儀的系統(tǒng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)坐標(biāo)系內(nèi)，這樣激光跟蹤儀測(cè)得的點(diǎn)坐標(biāo)都是設(shè)計(jì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。接著對(duì)能觀測(cè)到的控制點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量，且這些控制點(diǎn)可在第二站(假設(shè)此為與第一系統(tǒng)坐標(biāo)系相鄰的第二系統(tǒng)坐標(biāo)系)能重復(fù)觀測(cè)。這樣就實(shí)現(xiàn)了第二系統(tǒng)坐標(biāo)系與第一系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。然后再將第二系統(tǒng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系。 其余各站的測(cè)量均按以上方法進(jìn)行。
盡管激光跟蹤儀的測(cè)量精度較高，但考慮環(huán)境、人為等因素的影響，對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)須進(jìn)行至少兩次的獨(dú)立測(cè)量，取較差范圍內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值，才能進(jìn)行下一站的測(cè)量。
5、截面輪廓線標(biāo)注與數(shù)據(jù)采集
根據(jù)工件曲面形狀，一系列的截面輪廓線位置需要在測(cè)量前被規(guī)劃出來，而且要在待測(cè)工件上標(biāo)注出位置的痕跡。激光跟蹤儀系統(tǒng)的實(shí)時(shí)觀測(cè)功能可較為容易地完成輪廓線位置的標(biāo)注。由于已將截面與Z軸設(shè)為垂直，只需觀測(cè)Z值坐標(biāo)即可。但這時(shí)系統(tǒng)顯示的僅為測(cè)頭中心的Z坐標(biāo)，與截面所在的Z值存在一個(gè)可以忽略的較小偏差。在標(biāo)注時(shí)，位置痕跡的粗度不宜超過1mm，以避免實(shí)測(cè)時(shí)測(cè)頭偏移標(biāo)注線中心過大。此外，在一個(gè)測(cè)站上， 需將觀測(cè)范圍之內(nèi)的所有截面輪廓線位置標(biāo)注出來。
在對(duì)截面輪廓標(biāo)注線掃描之前，設(shè)置好激光跟蹤儀系統(tǒng)的各項(xiàng)測(cè)量參數(shù)，其中為確保精度可將距離采樣頻率設(shè)置為1mm。掃描時(shí)，手持測(cè)頭沿著截面輪廓標(biāo)注線保持連續(xù)滑動(dòng)以采集數(shù)據(jù)。雖然激光跟蹤儀系統(tǒng)具有續(xù)光功能，但是在掃描時(shí)以不斷光為好。在一個(gè)測(cè)站上，視儀器測(cè)量距離的限制，完成觀測(cè)范圍內(nèi)的所有截面輪廓標(biāo)注線的數(shù)據(jù)采集。
為保證測(cè)量的精度，需要在測(cè)量過程中進(jìn)行較差的檢核。當(dāng)儀器轉(zhuǎn)站之前，再次對(duì)本站的兩個(gè)以上控制點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量，與已觀測(cè)的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢查儀器的是否存在移動(dòng)及環(huán)境改變導(dǎo)致的精度下降。當(dāng)儀器轉(zhuǎn)站并完成控制測(cè)量及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，需要對(duì)上次掃描過的最后兩條輪廓線重復(fù)掃描，與已掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷是否存在較大偏差。
6、測(cè)量數(shù)據(jù)中冗余數(shù)據(jù)的去除
手持測(cè)頭在掃描開始及結(jié)束時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些冗余數(shù)據(jù)。根據(jù)Z值坐標(biāo)及點(diǎn)云數(shù)據(jù)的點(diǎn)間距，設(shè)置閾值可以將冗余點(diǎn)云清除。
7、測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中點(diǎn)P的半徑補(bǔ)償
利用測(cè)頭沿截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云。采集所得的測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云僅為測(cè)頭中心的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，要得到工件曲面的輪廓線點(diǎn)云，還必須進(jìn)行測(cè)頭半徑的補(bǔ)償。
對(duì)于測(cè)頭半徑的補(bǔ)償，關(guān)鍵在于解算出測(cè)量時(shí)測(cè)頭位置的曲面法矢量。較為成熟的算法有三點(diǎn)共圓法、微平面法、最小二乘平面擬合法、包絡(luò)面法、曲線擬合法等。通常要根據(jù)測(cè)量方法、測(cè)量對(duì)象的規(guī)則性、測(cè)量數(shù)據(jù)的線面要求等來確定測(cè)頭半徑的補(bǔ)償方法。一般大型曲面體的表面較為復(fù)雜，結(jié)合激光跟蹤儀手持測(cè)頭測(cè)量的特點(diǎn)，可采用最小二乘平面擬合的方法。其原理是在測(cè)點(diǎn)P的一個(gè)小領(lǐng)域內(nèi)，分別采集多個(gè)參考點(diǎn)，利用最小二乘法擬合出最佳平面，以該平面的法矢Np近似作為點(diǎn)P處的法矢量進(jìn)行半徑補(bǔ)償。
本發(fā)明的基本原理是在工件截面輪廓標(biāo)注線的兩側(cè)各增加至少一條與截面輪廓標(biāo)注線平行的掃描線，并形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云。但是一般情況下，在截面輪廓標(biāo)注線的左右兩側(cè)各增加一條掃描線，分別稱為左線與右線，左線或者右線與截面輪廓標(biāo)注線的距離視曲面形狀而定，一般為0. 5cm左右。這樣在截面位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)將掃描出三條點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分別為測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云、左線點(diǎn)云和右線點(diǎn)云。
以測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別從左線點(diǎn)云和右線點(diǎn)云中提取合適的點(diǎn)，進(jìn)而形成點(diǎn)組，擬合平面并獲得法線，再進(jìn)行測(cè)頭半徑的補(bǔ)償。具體地，從測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)的第二個(gè)點(diǎn)開始，提取在測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中位于其前后的兩個(gè)點(diǎn)，再分別從左線點(diǎn)云和右線點(diǎn)云中都提取與該點(diǎn)距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，以包括該點(diǎn)在內(nèi)的7個(gè)點(diǎn)擬合微平面(見圖 2)，進(jìn)行測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償。基本算法如下
平面方程的一般表達(dá)式如下
Ax+By+Cz+D = 0，C 乒 0，
改寫為
ABD Z =--X--V-- C C C ,
記
ABd
則
權(quán)利要求
1.一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云；步驟二、提取所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的至少兩個(gè)點(diǎn)，并且從每一條所述左線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P 距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，從每一條所述右線點(diǎn)云中均提取與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)P 距離最近的至少一個(gè)點(diǎn)，形成點(diǎn)組，利用所述點(diǎn)組擬合平面，并得到所述擬合平面的法矢， 對(duì)點(diǎn)P沿法矢方向進(jìn)行半徑補(bǔ)償，得到半徑補(bǔ)償點(diǎn)P’ ；步驟三、重復(fù)步驟二，得到由與所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑補(bǔ)償點(diǎn)構(gòu)成的截面輪廓線點(diǎn)云。
2.如權(quán)利要求1所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟一中，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加的掃描線的個(gè)數(shù)為一條。
3.如權(quán)利要求2所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟二中，從所述測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中提取位于點(diǎn)P前方的一個(gè)點(diǎn)和位于點(diǎn)P后方的一個(gè)點(diǎn)， 從所述一條左線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，從所述一條右線點(diǎn)云中提取與點(diǎn)P 距離最近的兩個(gè)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的將所述待測(cè)工件表面的截面輪廓線手工標(biāo)注成截面輪廓標(biāo)注線，選定待測(cè)工件的基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系，使所述截面輪廓標(biāo)注線所在平面垂直于所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)軸， 利用測(cè)頭沿所述截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿待測(cè)工件的截面輪廓線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的利用測(cè)頭沿待測(cè)工件截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云。
6.如權(quán)利要求5所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟一中，利用測(cè)頭沿截面輪廓線掃描取點(diǎn)，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，利用測(cè)頭在所述截面輪廓線的左右兩側(cè)各增加至少一條掃描線，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，形成至少一條左線點(diǎn)云和至少一條右線點(diǎn)云，其中，將掃描得到的點(diǎn)由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)坐標(biāo)系變換至基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)，是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的在所述待測(cè)工件的表面或附近選定基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過所述至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系。
7.如權(quán)利要求6所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系還包括圍繞所述待測(cè)工件的周圍設(shè)置的、與所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系至少間隔一個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系的系統(tǒng)坐標(biāo)系，且相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系共有至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且所述系統(tǒng)坐標(biāo)系通過與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)變換至相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系。
9.如權(quán)利要求8所述的曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，所述相鄰兩個(gè)系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上，所述基準(zhǔn)測(cè)量坐標(biāo)系與與其相鄰的系統(tǒng)坐標(biāo)系所共有的基準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)在四個(gè)以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及曲面工件輪廓線的測(cè)量及檢測(cè)方法，公開了一種曲面輪廓測(cè)量及檢測(cè)的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法。在本發(fā)明中，利用測(cè)頭沿截面輪廓標(biāo)注線掃描取點(diǎn)，形成測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云，并在截面輪廓標(biāo)注線的左右兩側(cè)各增加一條掃描線，對(duì)于測(cè)頭輪廓線點(diǎn)云中任一點(diǎn)P附近選取距離最近的若干點(diǎn)，并構(gòu)建出擬合平面，通過擬合平面法矢實(shí)現(xiàn)點(diǎn)P的測(cè)球半徑補(bǔ)償P’。利用該方法經(jīng)投影計(jì)算后，可得到設(shè)計(jì)位置的測(cè)量輪廓線點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明測(cè)量精度高，尤其可滿足具有復(fù)雜曲面的大型工件的輪廓線測(cè)量及質(zhì)量檢測(cè)的要求。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102494657SQ20111041261
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者王晏民, 胡云崗 申請(qǐng)人:北京建筑工程學(xué)院