曲面测量时球头半径空间补偿

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1、·48·《机床与液压》2006.No.3*自由曲面CMM测量中球头半径空间补偿方法的研究1，211崔焕勇，李兆前，高琦（1.山东大学机械工程学院，山东济南250061；2.济南大学机械工程学院，山东济南250022）摘要：为解决自由曲面CMM测量中测头半径补偿问题，沿用了基于测头中心点所在曲面法矢估算的空间补偿方法，引入转动惯量法进行测头中心点所在曲面各点处法矢的求解，并解决了边界点补偿的问题。该方法避免了根据离散点构建样条曲面而进行大量而复杂的计算过程，数据处理简单，并可通过程序实现，具有较高的效率。关键词：三坐标测量；球头半径；补偿；转动惯量中图分类号：TG8文献

2、标识码：A文章编号：1001-3881（2006）3-048-3AMethodof3-DimensionalProbe-radiusCompensationinFreeformSurfaceCMMMeasurement1，211CUIHuanyong，LIZhaoqian，GAOQi（1.SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China；2.SchoolofMechanicalEngineering，JinanUniversity，Jinan250022，China）Abstract：

3、Amomentofinertiamethodtoobtainthenormalvectorofthetracesurfacewasintroducedwhichisusedtoexecutethe3-Dprobe-radiuscompensationinfreeformsurfaceCMMmeasurement，andthehindranceofcompensationonboundarypointswassolved.Byusageofthismethod，simplecomputationanddataprocesscanbeobtainedbyprogramef

4、ficientlyratherthanthelargescaleandcomplexprocessonreconstructionofthesplinesurface.Keywords：Three-coordinatemeasurementmethod/machine；Probe-radius；Compensation；Momentofinertia0前言坐标值，事实上，由于测头和被测表面的接触点位于反求工程技术在产品快速开发和快速设计中有着球头的表面上，所以，需要对测量数据进行值为测头非常重要的作用。传统的反求工程技术包括几何形状半径的补偿。为解决这一问题，人们提出

5、了各种方反求、材料反求、工艺反求等，其中，对自由曲面几案：对于规则面（如平面、柱面、球面等），若测头何形状的反求得到越来越多的研究与应用，其过程就测量方向与被测表面测点处法线方向一致，此时，接是对已经存在的实物样件进行一系列处理从而获得其触点在测量平面（xoz面）内，则直接沿测量方向补完整三维CAD模型。坐标数据采集是反求工程中的偿球头半径值即可，若当测头测量方向与被测表面测第一个环节，是数据处理、模型重建的基础。高效点处法线方向不一致时，可知测量方向与表面测点处率、高精度地采集样件的外形数据是反求工程的一个法线的夹角，转化为简单的平面几何运算，求出补偿［1］值并进而

6、得到接触点处的坐标值［3］，这就是所谓的两重要研究内容。在目前可用的方法中，从测量方式上有接触法和维补偿法。对于形状非接触法两种测量方式，从测量原理上包括三坐标测复杂自由曲面测量，量法（CMM）、光学测量法、声学测量法、磁学测量则需要三维的球头半法等多种。在各种测量方法中，接触式三坐标测量法径补偿，由于补偿的［2］方向难于直接精确得因其测量精度高而得到广泛的应用。在利用CMM进行测量时，边界及其它规则部分则采用点触发式测到，人们尝试研究各量，而对自由曲面通常采用连续扫描方式测量。测量种方法来解决这一问时，为满足后续数据处理、曲面重建的需要，选择规题。则扫描路线，常用方

7、法：建立零件坐标系，将测头移1球头半径的空间至测量起始点，固定某一坐标（如y）值，测头沿着补偿法曲面在相应的坐标平面（xoz平面）内以扫描方式依在对形状复杂的次采点记录，完成一完整扫描线后，在坐标y轴方向自由曲面测量中，为上测头移动一个增量，继续以上述方式在xoz平面内保证测量精度的同时扫描测量，直至遍及整个待测曲面。也为了减少测量工作图1自由曲面测量中测应用CMM测量过程中，系统读数是测头球心的量以及后续数据处理头与被测面关系*基金项目：山东省高新技术研究发展计划课题支持《机床与液压》2006.No.3·49·工作量，测量往往在一次法矢方向，文献［