[发明专利]一种空间点位测量基准误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种空间点位测量基准误差补偿方法。该方法可有效解决零件实际测量坐标系与理论测量坐标系不符，导致测量结果存在测量基准误差的问题。在进行计算时仅考虑测量法矢方向测量结果的误差，依据最小二乘法构建目标函数，求解实测值与理论值之间的坐标变换矩阵，进而对实测值进行测量基准误差补偿。本发明方法可实现对测量基准误差的有效补偿，提高测量精度，为零件加工精度的评估提供有效数据依据。

技术领域

本发明涉及一种误差补偿方法，尤其是一种用于空间点位测量误差补偿方法，具体地说是一种用于空间点位测量的基准误差补偿方法。

背景技术

零件在数控加工过程中，为获取零件当前加工状态，通常采用在线检测或三坐标测量机测量的方式对零件点位进行测量。在零件测量过程中，由于零件理论测量坐标系与实际测量坐标系间存在偏差，使得零件空间点位测量结果存在测量基准误差。这种误差将会对零件加工精度的评估带来很大的影响。

查阅相关技术和文献发现，蔺小军(2013)在学术期刊《计量学报》2013,34(2),p128-133发表了论文“叶片型面测量编程与误差处理技术”公开了一种消除测量系统误差的方法，基于已知叶片CAD模型提取测量点理论坐标值，采用微平面法计算法向矢量，并采用ICP算法进行配准消除系统误差，该方法可在保证测量精度的前提下提高叶片零件测量效率。

刘元朋(2005)在学术期刊《中国机械工程》2005,16(12),p1080-1082发表了论文“复杂曲面测量数据最佳匹配问题研究”公开了一种复杂曲面类零件测量数据匹配方法，通过初试匹配和精确匹配来实现测量数据的最佳匹配，其中精确匹配依据最小二乘原理构造目标函数，应用L-BFGS-B算法进行精确匹配，可有效解决复杂曲面类零件测量数据与曲面的匹配问题。

使用探头进行测量时，探头沿测量点法矢方向对测量点误差进行测量。如图1所示，当零件实际测量坐标系与理论坐标系不一致，采用探头测量时，测量误差仅存在于测量法矢方向。上述方法在进行测量数据匹配时，对问题进行了简化，未考虑测量法矢对测量误差的影响，采用上述方法无法对测量基准误差进行有效补偿。

发明内容

本发明的目的是针对零件测量时由于实际测量坐标系与理论测量坐标系之间的偏差导致测量结果存在测量基准误差的问题，发明了一种空间点位测量基准误差补偿方法。

本发明的技术方案是：

一种空间点位测量基准误差补偿方法，包括以下步骤：

步骤1，从测量机或机床获取零件空间测量点的实际测量坐标值；

步骤2，基于零件设计模型及测量文件，获取零件空间测量点理论坐标值及每个测量点的测量法矢；

步骤3，将空间点位实际测量坐标值，理论坐标值，不同点处的测量法矢及测量误差分别定义为p_a，p_t，v和e；

步骤4，假定将空间点位理论值p_t经三次平移及三次旋转后得到p′_t，其中平移旋转量为δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；

步骤5，将p′_t中每点与平移旋转前对应点在测量方向上的误差同该点实际测量值误差的差值平方和设为最小二乘法目标函数，用于求解步骤2中的平移旋转量δ_x,δ_y,δ_z,ε_x,ε_y,ε_z；