基于多色集合的三坐标测头规划方法研究-论文.pdf

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1、l匐地基于多色集合的三坐标测头规划方法研究Studyonmethodofcoordinateprobeplanningbasedonpolychromaticsets王春梅，方忆湘，姜腾WANGChun．mei，FANGYi．xiang，JIANGTeng(河北科技大学电气信息工程学院，石家庄050018)摘要：为了提高三坐标测量中测头选择的智能化和测头可达性分析的效率，提出了基于多色集合理论的测头规划方法。针对不同的被测几何要素，制定了测头“可达性判定规则”；利用色多集合理论建立了测头选择与测头可达性分析相关模型，给出了基于多色集合的“测

2、头规划算法”；实现了测头类型的选择及测头角度的确定。经实例验证，表明该方法可靠、有效。关键词：三坐标测量；测头规划；多色集合；测头角度；可达性分析中圈分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-0134(2014)08(上)-0079-04Doi：10．3969／j．issn．1009-0134．2014．o8(I-)．200引言提出了并利用了相关的可达性判定准则，确定测随着制造业的发展，三坐标测量机(Coordinate头及被测要素所需测头角度，为实现测头规划的MeasuringMachine，CMM)的重要性也日益显现出自动化与

3、智能化做准备。来，特别是具有自动化和智能化相结合的智能三1测头规划问题坐标测量机更是扮演着至关重要的角色，检测规智能三坐标检测规划中，测头规划问题大致划的研究对提高智能三坐标测量机的智能化具有可以分为两个方面：1)满足被测几何要素的测头类十分重要的意义伫l。测头规划技术，即根据被测几型的选择；2)可达性分析，即确定满足被测几何要何要素来选择测头类型和测头方向，是检测规划素可达条件下的测头偏转角度。中的一项重要内容。国内外学者已经进行了大量的研究工作，曾1．1测头类型的选择德标等针对目前常见的测针，提出了一种通用的测头是测量机实现高精度测量的

4、关键之一，测量点可达性分析方法，通过计算测量机部件与也是坐标测量机的核心部件之一【7】。测头选择因素夹具、工件等障碍物最小距离来分析测量点在各有三个：传感器、测针杆、测球直径(本文只针对个测量方向下的静态和动态可达性，从而确定可球形直测针)。影响传感器选择的因素主要是被测达性方向，提出的方法适用于任何复杂零件，虽零件的表面轮廓、被测零件材质；影响测针杆选然提到了测针的类型，但没有具体说明选择的决择的主要因素是被测几何要素的深度、高度或者定因素，测头可达性分析计算量较。Ajamal等直径的大小；影响测球选择的主要因素是被测几提出将测头方向分为

5、六个坐标轴方向，根据6个坐何要素的宽度、直径的大小。标轴方向来考虑测头的可达性，虽然大大减少了1．2测头可达性判断可达性计算的时间，但是测头方向比较局限，有测头可达性判断，就是分析测头当前偏转角可能会产生不可达区域；天津大学的吴永清利用度能否对被测几何要素实现可达性测量，若当前全局可达性锥和局部可达性锥对测头可达性进行方向下不能够测量所需特征或者是测头在测量过了分析，并且利用产生式专家系统实现对测头方程中与工件发生碰撞，都说明测头在当前方向上向的选择】；Chang和Lin提出了切平面投影法来判是不可达的】，可达性分析是保证测头无碰撞测量断测

6、量点的干扰状态，从而进行可达性的判断I。的基础。在以上研究成果的基础上，利用多色集合理1．2．1测头偏转角度的确定论对测头选择和可达性分析进行了相关的建模，测头偏转角度的确定在测头的可达性分析当收稿日期：2014-03-20．基金项目：国家自然科学基金(51075119)作者简介：王春梅(1972一)，女，河北人，副教授，硕士，研究方向为现检测技术与自动化。第36卷第8期2014—08(上)【79l务l造匐化道矩阵。“●”表示统一颜色与个人颜色具有关2．3测头可达性判断相关模型的建立联关系。利用图2实例模型，建立图5可达性判断关联信息矩阵，

7、其中矩阵M11表示被测几何要素与恒围道矩阵，，l，，l，1’F‘。F6IF，l，，口】，．0lFl_F12，1I1F1‘l，1FF17iTP2025M视觉LCl0203O柏5075100234568Fl2●定类、检测依附平面关联关系，矩阵M12表示被F22●Fj2●测几何要素与法向量关联关系，矩阵M21表示检F42●Fj2●测依附平面与法向量关联关系，具体参数说明如图F62●F72所示(其中法向量参数如下：n1=(O，0，1)，n=(一1，0，O)，Fs2●F92●n3=(1，0，O)，n4=(0，一1，O)，n5=(一0．6，一0．6，一

8、0．6))。，。●FlI2●围遣球面瞄面I枉面蒋柱面项面匠面侧石面侧前面爱斜面半凸面苗法向量Fl22●Ft3●矩瞄。《PlP2P3PdP5nln2n3n4n5F●F2●al●●1