孔位置精密测量及评定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种孔位置精密测量及评定方法及系统，包括：可用于点、划线位置找准的专用点测量工装设计；点测量工装适用的几种测量情景及其使用方法；端面对接孔位置偏差的测量和计算评定方法。本发明专利技术提供的测量方法，可实现对点、划线的高效测量；使用测量得到的点、线、孔等要素构造坐标系，并根据不同要求，评定孔位的实际值与理论值的偏差，当只考虑端面对接情况时，可通过转动及平移，依据特定的判定准则，得到各对接孔位置度的最佳匹配值，避免由于测量造成的质量错判。

【技术实现步骤摘要】
孔位置精密测量及评定方法及系统
本专利技术涉及测量
，具体地，涉及孔位置精密测量及评定方法及系统。尤其地，涉及一种包含点、线要素的孔位置精密测量及评定方法。
技术介绍
为保证孔位之间对接顺畅，需保证端面孔之间相互位置关系，以及端面划线与孔的相互位置关系。以往在使用激光跟踪仪等设备检测时，测点方法是将靶标球通过目视与线对齐，或者通过球心测量得到点位，没有适用于如跟踪仪等设备的点划线测量装置或设备，测量精度无法保证。孔位置度评定基于固定坐标系，当测量基准或测量坐标偏移时，存在孔位对接性良好，但测得的位置度超差的情况，产生质量误判。公开号为CN110487229A的中国专利文献公开了一种圆周等分孔最小位置度计算方法，具体步骤是：1)确定基准等分孔和坐标系原点0，建立坐标系，根据设计参数计算出各个等分孔的理论圆心角和理论坐标值；2)用三坐标测量机测出各个等分孔在坐标系下的实际坐标，计算各个等分孔的首次位置度，并得出位置度最大值，计算各个等分孔的实际孔心距和实际圆心角；3)计算各个等分孔的孔心距差值，计算各个等分孔圆心角最大差值设置旋转角步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：测量点、线要素时，将测点锥的紧配合销插入测点基座紧配合销孔，组成点测量工装组合，放置于被测点上方，点测量工装组合的开口朝向操作人员；/n步骤S2：进行划线上点的测量，获得划线上的点坐标；/n步骤S3：使用设计图纸中的基准，建立工件坐标系；/n步骤S4：孔位置精度评定；/n步骤S5：转动角及坐标平移量计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，包括：
步骤S1：测量点、线要素时，将测点锥的紧配合销插入测点基座紧配合销孔，组成点测量工装组合，放置于被测点上方，点测量工装组合的开口朝向操作人员；
步骤S2：进行划线上点的测量，获得划线上的点坐标；
步骤S3：使用设计图纸中的基准，建立工件坐标系；
步骤S4：孔位置精度评定；
步骤S5：转动角及坐标平移量计算。


2.根据权利要求1所述的孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，所述步骤S1：
所述基座的平行支脚与被测点周边平面贴合，测点锥的锥点对准被测点；
当划线位于侧面时，保证基座平行支脚有1/3以上紧靠端面，锥点对准划线一端；
所述步骤S2：
当使用激光跟踪仪测量时：将测量用靶标球直接放置于测量孔上，棱镜面朝向激光跟踪仪，或使用与测点锥测量孔直径匹配的靶标球专用圆柱形靶标座，将靶标座的圆柱体插入测点锥测量孔，靶标球放置于专用圆柱形靶标座上完成测量取点；
当使用如关节臂测量机、手持式测量笔等便携式测头测量时：测量测点锥的测量孔中心；或者在测量孔中插入带中心锥点的测量销，使用测头取中心锥点的圆心；或者将测点锥的测量孔改成锥孔，即中心锥点；使用大尺寸测量设备，测量端面孔孔位，得到各孔中心坐标值。


3.根据权利要求2所述的孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，所述步骤S3：
将测量得到的孔中心坐标、点坐标投影至端面，得到各划线点和孔中心在端面上的实测二维坐标值(x1，y1)、(x2，y2)……(xn，yn)，对应的理论坐标值(X1，Y1)、(X2，Y2)……(Xn，Yn)；
使用端面法向确定Z坐标方向，工件投影中心点指向指定划线基准上的点的方向作为X坐标方向，圆心设置在工件投影中心点；当无指定基准时，可指向任意点或孔作为X坐标方向。


4.根据权利要求3所述的孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，所述步骤S4：
在同一坐标系下，在端面上对实测二维坐标(x1，y1)、(x2，y2)……(xn，yn)进行转动和平移计算，得到优化后的各点二维坐标(x1ˊ，y1ˊ)、(x2ˊ，y2ˊ)……(xnˊ，ynˊ)；优化后的点二维坐标与对应的理论坐标相减，得到各点的坐标差值(Δx1，Δy1)、(Δx2，Δy2)……(Δxn，Δyn)，并使用勾股定理计算优化后各点与对应理论点的二维距离(d1、d2、......dn)，各计算公式如下：









其中θ为转动角度，x0，y0为X轴和Y轴坐标平移值，(xn，yn)为实测坐标值，(Xn，Yn)为对应的理论坐标值，(xnˊ，ynˊ)为经过转动和平移后的二维坐标值，(Δxn，Δyn)为对应方向实测坐标与理论坐标的差值，dn为对应点的二维距离，n为各点编号。


5.根据权利要求1所述的孔位置精密测量及评定方法，其特征在于，所述步骤S5：
使用软件编程计算实测值与理论值在最佳匹配状态下的转动角θ及平移量x0，y0。方法如下：
计算X轴和Y轴坐标平移值x0，y0：
依据孔位置公差要求，设置转动角的步进值：设置的步进值小于或等于公差的1/4；
设置调整范围：依据测量经验设置调整范围，设置的调整范围需覆盖坐标偏差最大值，在同一坐标系下，对应孔实测坐标与理论坐标最大偏差换算成角度为α，则转动角的调整范围为±α，当调整范围不是步进值整数倍时，以较大的步进值整数倍为调整范围；
最优解计算：假设在调整范围内，以设定的步进值的整数倍，可得到转动角细分数值i个，则二维距离有i组值，以实测坐标(xn，yn)为调整的初始位置，将转动角的细分值θ以及(x0，y0)代入公式(1)、(2)、(3)，计算得到i组二维距离计算得到i组二维距离(d11、d21、......dn1)、(d12、d22、......dn2)……(d1i、d2i、......dni)，并得到每组距离值中的最大距离dimax，比较i个dimax，取dimax值最小的一组值，作为最优解，得到最优解的(θx、x0、y0)以及该组的距离数组(d1x、d2x、......dnx)，记录该数组中的最大值，作为判断孔位置度的解。

【专利技术属性】
技术研发人员：金路，李同顺，杨学勤，沈宏华，梁莹，蔡顺平，王玮，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31