【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于玻璃制品加工领域，涉及一种零件在线测量方法及建模方法，尤其涉及一种透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法及三维建模方法。
技术介绍
1、整流罩是导弹武器及高速飞行器系统中的一个关键部件，它能透过某一波长的红外线保护目标成象(或跟踪)系统在高速飞行环境中，既不受空气热动力复合影响，又不受雨水和灰尘等的侵蚀。其中具有金属电路属性整流罩受到一定的青睐。其金属属性图案的特征与工作波长有关，金属性图案的作用是通电后除霜、除水汽，避免凝聚后降低罩子的红外透过率，另一个重要的用途是屏蔽电磁干扰。由于其具备一定的透光性，因此一般采用玻璃材质制成。玻璃整流罩的整个加工过程为前工序进行光学冷加工粗铣成型→精磨→抛光形成一定尺寸要求的样件，中间工序为通过一定的刻蚀工艺在整流罩表面形成一定的规则图案，后工序通过金属蒸镀方式使玻璃整流罩表面经刻蚀形成的图案具备金属性能。由于前工序玻璃整流罩进行粗铣-精磨-抛光等工艺加工成型时，各工艺的加工精度及转序存在的重复装夹精度，使得加工后玻璃球罩存在一定的直径尺寸误差(±0.05mm)，后工序根据理论图纸尺寸加工会存在较大的精度误差，现有解决方案是基于三坐标测量仪的测量方式或基于3d相机的测量方式进行离线测量。此外，与整流罩结构基本相同的透明玻璃半球曲面零件也面临同样的问题。
2、基于三坐标测量仪的测量方式是基于三坐标测量仪离线对样件进行三维测量，获取关键数据，通过三维软件进行手动三维逆向建模，其技术方案是：将前工序加工后玻璃整流罩或透明玻璃半球曲面零件放置于三坐标测量仪工作台上，使用三坐标三
3、基于3d相机的测量方式是基于3d相机对样件进行在线测量，通过算法实现自动三维逆向建模，其技术方案是：采用3d相机集成至后工序加工设备，通过3d相机对样件进行三维点云数据采集，上位软件对点云数据进行处理后获取三维模型，可实现样件在线三维模型的逆向建模。而方式的技术缺点：由于3d相机是采用激光测距原理对三维样件进行三维数据的提取，玻璃具有透光性，因此使用3d相机测量时部分激光会透过玻璃，采集的三维数据存在误差，另外整流罩为曲面样件，3d相机的测量激光在曲面上入射角度各不相同，也会存在一定的测量误差，引入了新的精度影响因素。
4、显然，通过上述两种方式对前工序加工后的样件进行离线测量，获取球罩实际直径大小，再通过三维软件逆向建模得到三维模型，进一步供后工序加工使用，消除前工序带来的加工误差，现有方案过程繁琐、效率低，同时从测量到建模过程中人为参与度较高，不利于批量及自动化生产，且增加了引入新的精度影响因素的风险。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种可减少精度误差、提高加工精度以及使最终产品具有更高使用性能的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法及三维建模方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法包括以下步骤：
4、1)将接触式三维探头集成至刻蚀设备的加工头中；
5、2)对接触式三维探头进行标定；
6、3)建立待测量透明玻璃半球曲面零件样件坐标系；
7、4)确认待测量透明玻璃半球曲面零件样件的相关参数，并对相关参数进行正弦误差补偿，得到经补偿的相关参数；
8、5)基于步骤4)获取得到的经补偿的相关参数并采用步骤2)经标定后的接触式三维探头对待测量透明玻璃半球曲面零件样件进行测量；
9、6)通过网口通讯获取经步骤5)得到的测量数据，完成对透明玻璃半球曲面零件的测量。
10、上述步骤2)的具体实现方式是：
11、2.1)在标准环规上测量多点，得到多点测量数据；
12、2.2)根据步骤2.1)的测量数据获取实测环规直径；
13、2.3)将步骤2.3)计算得到的实测环规直径与理论标准环规直径进行计算，获取误差补偿值；误差补偿值＝(实测环规直径-理论标准环规直径)/2；
14、2.4)根据步骤2.3)计算得到的误差补偿值对接触式三维探头进行标定。
15、上述步骤4)中待测量透明玻璃半球曲面零件样件的相关参数包括待测量透明玻璃半球曲面零件样件的直径及高度。
16、上述步骤4)中正弦误差补偿表达式是：
17、
18、其中：
19、所述l是不同高度探测点的补偿量；
20、所述r是接触式三维探头的半径；
21、所述r是待测量透明玻璃半球曲面零件样件的半径；
22、所述eo是从待测量透明玻璃半球曲面零件样件的原点出发的探测高度。
23、上述待测量透明玻璃半球曲面零件样件是标准球冠。
24、一种基于如前所记载的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法的建模方法，其特征在于：
25、1)基于如前所记载的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法获取透明玻璃半球曲面零件的测量数据；
26、2)根据步骤1)得到的测量数据生成透明玻璃半球曲面零件的三维模型。
27、上述步骤2)是根据步骤1)得到的测量数据通过最小二乘法拟合生成透明玻璃半球曲面零件的三维模型。
28、上述步骤2)的具体实现方式是：
29、2.1)根据步骤1)获取得到测量数据拟合球的圆心和半径，所述测量数据是球表面数据集｛(xi，yi，zi)}，i＝0，...，n；
30、2.2)建立球方程，所述球方程的表达式是：
31、(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2＝r2
32、其中：
33、(a，b，c)为球的圆心；
34、r为球的半径；
35、2.3)将步骤2.2)获取得到的球方程转成矩阵，所述矩阵的表达式是：
36、
37、其中：
38、a＝2*a；
39、b＝2*b；
40、c＝2*c；
41、d＝a2+b2+c2-r2；
42、记
43、x＝(a，b，c，d)t，
44、
45、2.4)最小二乘方法优化的目标函数为：由于对x求导：
46、
47、令x的求导结果等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：
3.根据权利要求2所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤4)中待测量透明玻璃半球曲面零件样件的相关参数包括待测量透明玻璃半球曲面零件样件的直径及高度。
4.根据权利要求3所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤4)中正弦误差补偿表达式是：
5.根据权利要求1-4任一项所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述待测量透明玻璃半球曲面零件样件是标准球冠。
6.一种基于如权利要求5所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法的建模方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的建模方法，其特征在于：所述步骤2)是根据步骤1)得到的测量数据通过最小二乘法拟合生成透明玻璃半球曲面零件的三维模型。
8.根据权利要求7所述的建模方法，其特征在于：所
9.一种用于实现权利要求1-5任一项所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法的在线测量系统，其特征在于：所述在线测量系统包括接触式三维探头、三维运动平台、运动控制系统、上位机、工控机及显示屏；所述接触式三维探头置于三维运动平台上并随三维运动平台同步运动；所述运动控制系统与三维运动平台相连并驱动三维运动平台运动；所述上位机以及显示屏分别与工控机相连；所述工控机与运动控制系统相连。
...【技术特征摘要】
1.一种透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：
3.根据权利要求2所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤4)中待测量透明玻璃半球曲面零件样件的相关参数包括待测量透明玻璃半球曲面零件样件的直径及高度。
4.根据权利要求3所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述步骤4)中正弦误差补偿表达式是：
5.根据权利要求1-4任一项所述的透明玻璃半球曲面零件的在线测量方法，其特征在于：所述待测量透明玻璃半球曲面零件样件是标准球冠。
6.一种基于如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，翟瑞，蔡镇鸿，和伟，訾进峰，
申请(专利权)人：西安中科微精光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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