一种基于正交实验的平面度误差评定方法，该方法首先测量并获取被测平面上测点坐标；然后根据被测点中三个边缘点确定初始参考平面，并进行坐标系变换，使初始参考平面与xoy平面平行且通过坐标原点，此时理想参考平面z=ax+by中a、b的取值都在[-1,1]之间，创建两个参数三个水平的L9正交表，按照平面度的计算方法，计算九种不同a、b下的平面度值，找出平面度最小点，以该点为中心、a、b取值范围缩小一半创建新的正交表，重复计算比较，直到a、b的搜索范围小于设定要求或多次迭代计算的最小平面度不再变化，则停止搜索，此时的最小平面度误差值即为最优值，输出平面度误差以及相应的平面参数。本发明专利技术可准确计算出满足最小区域的平面度误差以及平面参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于正交实验的零件平面度误差评定方法，属于精密计量与计算 机应用领域，可用于各种情况下几何产品中平面度指标的合格性检测，并为加工过程与加 工工艺的改进提供指导。
技术介绍
平面是机械零件中最常见的几何要素之一，平面的精度对产品的质量、性能以及 装配具有重要的影响。最小包容区域法通过寻找距离最小包容平行平面来获得平面平面 度，其评定结果接近理想值，符合国际标准对平面度的定义，目前，国内外学者采用的方式 主要有凸包法、计算几何法、遗传算法等。这些方法或多或少存在计算稳定性差、计算效率 不高、对采点数量的限制、计算结果精确不高等缺陷，导致最小区域法很难在实际检测中应 用。目前市场上一般都采用成熟的最小二乘法近似地计算平面度误差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服现有平面度误差计算方法中存在的不足，设计了一种基 于正交试验法的平面度误差评定方法。本方法不仅提高了平面度误差评定精度，而且算法 稳定性好、计算效率高，可以推广应用于其它形状误差评定中。 本专利技术依据正交试验法以少数分布均匀且整齐可比的点代替多数点、从而简化计 算过程的特点，将平面度的评定过程转化为平面矢量方向（a，b，_l)中a、b的快速搜索过 程。最终实现平面度误差的快速精密评定。本专利技术主要包括以下步骤： 步骤1 :将被测零件置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中获取被测平面的测点 坐标，A(心乃,(i=l, 2，…，/?，/?为测量点总数且大于3); 步骤2 :确定初始参考平面 根据被测平面的测点坐标，计算其在X轴、Y轴和Z轴方向的最大坐标差，以其中较大 的两个坐标差为搜索方向找出被测平面上的三个边缘点忍A人忍6^7*, 4人 iU通过三边缘点的面为初始参考平面，并求出其方向矢量； 步骤3 :坐标系平移旋转 将坐标系移至第一个边缘点，然后进行旋转，使新坐标系的X0Y平面与初始参考平面 平行，即初始参考平面通过新坐标系的原点、方向矢量为（〇,〇，1)，并计算各测量点在新坐 标系中的坐标； 步骤4 :在新坐标系中确定实际参考平面2^〇^3_7中的系数a、b的初始取值范围 此时a、b的搜索区域为以（0, 0)为中心，边长为2的正方形，即a、b的取值都在 之间； 步骤5 :以a、b为参数，创建L9正交表，根据点到面的距离公式计算正交表中9种不同a、b取值情况下各测量点到参考平面距离 < 和< 的极值差//a,b人并找出极值 差//a,bj最小时对应的a、b值； 步骤6 :判断正方形边长是否小于1.Oe-7,若是，则跳转到步骤8,否则跳转到步骤7 ; 步骤7 :缩小搜索范围并进行新的计算 以步骤5中找出的/浴,by>最小值时的a、b值为中心，仓I」建边长缩小一半的正方形搜索 区域；跳转到步骤5 ; 步骤8 :输出最后一次正交表中平面度误差值//a, 1^的最小值，其值即为最终评定出 的平面度误差值T。将此时的平面方向矢量（a，b，_l)进行步骤3中的坐标逆变换即为原坐 标系中评定平面的矢量方向。 本专利技术的有益效果在于：本方法将正交实验用于平面度误差的评定中，有效的加 快了搜索过程，同时在精密要求增加时，计算量增加非常少，能有效、快速实现平面度误差 的快速精密评定。 对于本领域技术人员来说，根据和应用本专利技术公开的构思，能够容易地对本专利技术 方案进行各种变形和改变，应当注意的是，所有这些变形和改变都应当属于本专利技术的范围。【具体实施方式】 -种计算平面度误差的方法，如附图1所示，包括如下步骤： 步骤1 :将被测零件置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中获取被测平面的测点 坐标，A(心乃,(i=l, 2，…，/?，/?为测量点总数且大于3); 步骤2:确定初始参考平面 根据被测平面的测点坐标，计算其在X轴、Y轴和Z轴方向的最大坐标差，以其中较大 的两个坐标差为搜索方向找出被测平面上的三个边缘点忍A人忍6^7*, 4人 iU通过三边缘点的面为初始参考平面，并求出其方向矢量； 步骤3:坐标系平移旋转 将坐标系移至第一个边缘点，然后进行旋转，使新坐标系的X0Y平面与初始参考平面 平行，即初始参考平面通过新坐标系的原点、方向矢量为（〇,〇，1)，并计算各测量点在新坐 标系中的坐标； 步骤4:在新坐标系中确定实际参考平面2^〇^3_7中的系数a、b的初始取值范围 此时a、b的搜索区域为以（0, 0)为中心，边长为2的正方形，即a、b的取值都在 之间； 步骤5:以a、b为参数，创建L9正交表，根据点到面的距离公式计算正交表中9种不同a、b取值情况下各测量点到参考平面距离名和名的极值差//a,b人并找出极值 差//a,bj最小时对应的a、b值； 步骤6 :判断正方形边长是否小于1.Oe-7,若是，则跳转到步骤8,否则跳转到步骤7 ; 步骤7:缩小搜索范围并进行新的计算 以步骤5中找出的/浴,by>最小值时的a、b值为中心，仓I」建边长缩小一半的正方形搜索 区域；跳转到步骤5; 步骤8:输出最后一次正交表中平面度误差值//a, 1^的最小值，其值即为最终评定出 的平面度误差值T。将此时的平面方向矢量（a，b，_l)进行步骤3中的坐标逆变换即为原坐 标系中评定平面的矢量方向。【附图说明】图1为本专利技术的平面度的计算流程图。【主权项】1. 一种基于正交试验的平面度误差评定方法，具体步骤如下： 步骤1 :将被测零件置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中获取被测平面的测点 坐标，(?, ZiA (i=l, 2，…，/7, /7为测量点总数且大于3); 步骤2 :确定初始参考平面 根据被测平面的测点坐标，计算其在X轴、Y轴和Z轴方向的最大坐标差，以其中较大 的两个坐标差为搜索方向找出被测平面上的三个边缘点Z3人忍（?, Ti, 6b iU通过三边缘点的面为初始参考平面，并求出其方向矢量； 步骤3 :坐标系平移旋转 将坐标系移至第一个边缘点，然后进行旋转，使新坐标系的XOY平面与初始参考平面 平行，即初始参考平面通过新坐标系的原点、方向矢量为（〇,〇，1)，并计算各测量点在新坐 标系中的坐标； 步骤4 :在新坐标系中确定实际参考平面2^^^3_7中的系数a、b的初始取值范围 此时a、b的搜索区域为以（0, 0)为中心，边长为2的正方形，即a、b的取值都在 之间； 步骤5 :以a、b为参数，创建L9正交表，根据点到面的距离公式计算正交表中9种不同 a、b取值情况下各测量点到参考平面距离4和4的极值差/Ta, b人并找出极值 差/Ta, W最小时对应的a、b值； 步骤6 :判断正方形边长是否小于1.0 e-7,若是，则跳转到步骤8,否则跳转到步骤7 ; 步骤7 :缩小搜索范围并进行新的计算 以步骤5中找出的/浴,by>最小值时的a、b值为中心，仓Ij建边长缩小一半的正方形搜索 区域；跳转到步骤5 ; 步骤8 :输出最后一次正交表中平面度误差值/Ta, 1^的最小值，其值即为最终评定出 的平面度误差值T ;将此时的平面方向矢量（a，b，-1)进行步骤3中的坐标逆变换即为原坐 标系中评定平面的矢量方向。【专利摘要】，该方法首先测量并获取被测平面上测点坐标；然后根据被测点中三个边缘点确定初始参考平面，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于正交试验的平面度误差评定方法，具体步骤如下：步骤1：将被测零件置于测量平台上，在测量空间直角坐标系中获取被测平面的测点坐标，Pi（xi,yi,zi），（i=1,2，…，n，n为测量点总数且大于3）；步骤2：确定初始参考平面根据被测平面的测点坐标，计算其在X轴、Y轴和Z轴方向的最大坐标差，以其中较大的两个坐标差为搜索方向找出被测平面上的三个边缘点Pa（xa,ya,za）、Pb（xb,yb,zb）、Pc（xc,yc,zc），通过三边缘点的面为初始参考平面，并求出其方向矢量；步骤3：坐标系平移旋转将坐标系移至第一个边缘点，然后进行旋转，使新坐标系的XOY平面与初始参考平面平行，即初始参考平面通过新坐标系的原点、方向矢量为（0,0,1），并计算各测量点在新坐标系中的坐标；步骤4：在新坐标系中确定实际参考平面z=ax+by中的系数a、b的初始取值范围此时a、b的搜索区域为以（0,0）为中心，边长为2的正方形，即a、b的取值都在[‑1,1]之间；步骤5：以a、b为参数，创建L9正交表，根据点到面的距离公式计算正交表中9种不同a、b取值情况下各测量点到参考平面z=ax+by的距离和的极值差f(a,b)，并找出极值差f(a,b)最小时对应的a、b值；步骤6：判断正方形边长是否小于1.0e‑7，若是，则跳转到步骤8，否则跳转到步骤7；步骤7：缩小搜索范围并进行新的计算以步骤5中找出的f(a,b)最小值时的a、b值为中心，创建边长缩小一半的正方形搜索区域；跳转到步骤5；步骤8：输出最后一次正交表中平面度误差值f(a,b)的最小值，其值即为最终评定出的平面度误差值T；将此时的平面方向矢量（a,b,‑1）进行步骤3中的坐标逆变换即为原坐标系中评定平面的矢量方向。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，许本胜，黄美发，
申请(专利权)人：王灿，
类型：发明
国别省市：广西;45
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