CMM测头半径补偿公式中补偿方向的确定.pdfVIP

2006 年2 月 ( ) 第 21 卷　第 1 期 汕头大学学报 自然科学版 Feb. 2006 Journal of Shantou University ( Natural Science) Vol 21 No1 ( ) 　　文章编号 : 1001 4217 2006 CMM 测头半径补偿公式中补偿方向的确定 陈少克 , 颉赤鹰 (汕头大学工学院 , 广东　汕头　515063) 摘　要 : 针对补偿公式中法矢与外法矢一致性存在变化的情况 , 根据 CMM 实际测量的过程 , 提出了一种“法矢固定法”, 简化了补偿公式. 随后通过计算机仿真进行了验证 , 并给出了 一个测量实例. 关键词 : 三坐标测量机 ; 测头半径补偿 ; 法矢固定法 中图分类号: TH 711 　　　文献标识码 : A 0 　引　言 ( ) 三坐标测量机 Coordinate Measuring Machine , 简称 CMM 作为一种通用性强、自动化程 度高的高精度测量系统 , 在先进制造技术与科学研究中有着极广泛的应用. 在广泛采用的 接触式测量方法中 , 测量得到的数据是测头中心的坐标值 , 而非测头与被测量件接触点的 坐标值 , 为了得到所需的测量表面 , 需要进行测头半径补偿. 测头半径补偿是基于 CMM [1] 测量中最关键的几个问题之一 . 用球形测头测量曲面时 , 测头与被测曲面为点接触 , 测 头半径补偿的关键是确定曲面在接触点处的法矢. 然而传统的补偿理论[2～5] 只是给出了确 定法矢的方法 , 并没有说明如何确定补偿方向. 本文根据 CMM 实际测量的过程 , 提出了 一种“法矢固定法”, 简单易用 , 很好地解决了这个问题. 1 　补偿方向的确定 11 　传统理论中补偿方向的确定 测头半径补偿的原理是在测量点的外 法矢方向上进行的 , 而不能直接使用法矢 进行计算. 所谓外法矢是指向测量实体外 部的法矢向量. 图1 是它们之间的关系和区 别. 各种测头补偿理论的差别是如何确定 法矢 , 补偿公式则是一致的. 设测头中心坐 图 1 　法矢和外法矢的关系及区别 标点为 P , 测头半径为 R , 法矢为 np , 收稿日期: ( ) 作者简介 : 陈少克 1956～ , 男 , 广东汕头人 , 副教授 , 硕士生导师. Email :g cyxie @stueducn 第 1 期 陈少克等 : CMM 测头半径补偿公式中补偿方向的确定 51 则补偿后的测量点坐标 PS 计算公式均可写为 : PS ( x ,y ,z ) = P ( x ,y ,z ) ±R ×np ( x ,y , z ) , 当法矢和外法矢指向一致时 , 取 “- ”号 , 反之取 “+ ”号.