三坐标测量机测头半径补偿的新方法.pdfVIP

·控制与检测 · 组合机床与自动化加工技术 文章编号 : 1001 - 2265 (2006) 01 - 0050 - 03 三坐标测量机测头半径补偿的新方法 颉赤鹰 , 陈少克 (汕头大学 工学院 , 广东 汕头 　515063) 摘要 :用三坐标测量机进行测量时 ,需要对测头半径进行补偿 。在对现有的测头半径补偿方法进行分析 的基础上 ,提出一种 “四点共球法 ”,实现了对测头半径的补偿 。在阐述四点共球法原理的同时 ,给出了它 的运算量和采集数据点的方法 。然后 ,对该方法的补偿精度做了初步分析 ,并给出保证补偿精度的注意 事项及进一步提高补偿精度的方法 , 以一个补偿实例进行验证 ,结果表明四点共球法可以满足绝大多数 工程测量 ,具有一定的实际应用价值 。 关键词 :三坐标测量机 ; 测头半径补偿 ; 四点共球法 中图分类号 : TG806　　　文献标识码 : A A New M ethod of the CMM Probe Rad ius C om pen sa tion X IE Ch iying, CH EN Shaoke ( Engineering Co llege of Shan tou U n iversity, Shan tou Guangdong 515063, Ch ina) A b stract: Key words: 多 ;在相同条件下 , 四点共球法所得到的法矢比微平面 0　引言 法和三点共圆法更接近真实法矢 ;精度比拟合补偿法 、 ( 三角网格法略低 ,但已可以满足绝大多数的工程需要 。 三坐标测量机 Coordinate M ea suring M ethod s,简称 CMM ) 由于其测量精度和智能化程度较高 ,广泛应用于 1　四点共球法 制造业的 CAD / CAM 、产品检测和质量控制及反求工 程中对自由曲面的数字化 [ 1 ] 。用三坐标测量机进行测 1. 1　四点共球法补偿原理 量时 ,得到的数据并不是测头所触及的表面点的坐标 , 可以证明任何足够小的曲面都可以近似为球面 , 而是测头球心的坐标值 ,需要进行测头半径补偿 。 任何四个不共面点可以唯一确定一个球 。又因为球面 现行的测头半径补偿方法主要有微平面法 、三点 上任何点的法线方向均为该点与球心连线的方向 ,所 共圆法 、拟合补偿法 、直接计算法和三角网格法 ,拟合 以曲面上四个不共面点便可以近似确定该曲面片在测 补偿法以 B 样条 曲面补偿法和 kriging 补偿法为代 量点处的近似法矢 。当所取四个点趋于一个点时 ,近 表 [2 ] 。这些方法中,拟合补偿法和三角网格法测量过 似法矢便无限趋近于真实法矢 。 程与数据处理复杂 , 计算量大 , 不适合现场 的快速测 本方法不在测量过程中补偿测头半径 , 而是在收 量 ;直接计算法则是权系数受取点影响非常明显 ,精度 集测头中心坐标值后