【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械检测,尤其涉及是一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法。
技术介绍
1、机械检测技术对产品质量提供保障，是生产中的重要环节，其中，三坐标测量机等采用触发式探头接触产品进行空间点测量的数字化测量设备，由于其能够在计算机控制下完成复杂测量，通过数学计算获得产品的精确几何测量数据，触发式坐标测量在工业生产中有着广泛的应用。
2、然而，由于触发式探头的结构和原理限制，触发式探头必须进行标定才能获得准确的测量结果。传统的探头标定方法是通过在标准球上选取若干测点进行测量，计算各点补偿值，并使用插值算法计算未探头未标定部位的补偿值以获得准确的测量结果。缺陷在于当测量任务复杂，需要使用大量角度时，必须花费很长时间对探头进行多角度标定才能获得准确的测量结果，标定过程消耗大量时间，降低了测量设备的利用率，提高了产品生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对探头多角度标定占用大量时间的问题，提出了一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，可提升标定效率，减少标定过程占用的时间，提高测量设备利用率，降低产品生产成本。
2、实现上述目的所采用的技术方案如下：
3、一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，是在使用触发式探头对待测产品进行触发式空间测量时，通过对触发式探头的每一个测量摆角进行单独标定补偿，包括以下步骤：
4、s1，对测量任务中任一单个测量摆角对应的所有测量点p进行排序，其中第n个测量点表示为pn，将测量点pn的测量结果记
5、s2，基于测量结果pmn＝(xmn，ymn，zmn)获取长度为1的测量矢量vn＝(in，jn，kn)，并将测量矢量vn表示被测量产品在测量点pn理论位置处表面的法向；其中，in、jn和kn分别表示测量点pn的测量矢量在测量轴系下的x轴、y轴和z轴分量；
6、s3，基于测量矢量vn计算获取测量点pn在标准球球面上对应的待标定点apn，则待标定点apn坐标记为(rb×in，rb×jn，rb×kn)；其中，rb表示标准球的半径；
7、s4，对标准球的表面进行经纬面片划分，确定面片顶点tp，并根据触发式探头有无测量摆角获取面片顶点tp的坐标；
8、s5，基于待标定点apn和面片顶点tp获取当前测量摆角状态下需要在标准球上进行标定的点集，记为需标定点集【z】；
9、s6，针对测量任务中当前测量摆角下每个测量点pn对应的待标定点apn，判断其是否处于需标定点集【z】中；若是，则基于相应需标定点获取补偿值若否，则根据待标定点apn在标准球表面上的经纬位置，采用插值的方式计算补偿值
10、s7，使用补偿值对测量结果pmn进行补偿，获得补偿测量结果prn，即补偿测量结果prn在测量轴系下的坐标为：
11、
12、优选的，所述步骤s4中，对标准球的表面进行经纬面片划分包括以下步骤：
13、s41-1，令测量矢量vn与标定轴系z轴所成夹角为测量点pn的纬度，令测量矢量vn在标定轴系xy平面上的投影与标定轴系x轴所成夹角为测量点pn的经度；
14、s41-2，将标准球沿纬度方向由极点至极点以下90°等间隔划分为m层，则每分布一条纬线；将标准球沿经度方向0-360°均分为n份，则每分布一条经线；
15、s41-3，将相邻经线和纬线构成的闭合图形作为一个面片，用tp，q表示纬度方向第p层、经度方向第q个面片，用lp，q表示面片tp，q的边界；相应经线和纬线的交点为面片顶点，用tpp，q表示第p条纬线与第q条经线相交构成的面片顶点，所有经线相交于极点tp0，0构成特殊面片顶点。
16、优选的，所述步骤s4中，当触发式探头不存在测量摆角时，获取面片顶点tp的坐标包括以下步骤：
17、s42-11，获取所述极点tp0，0的坐标，极点tp0，q的坐标表示为：
18、
19、其中，x0，0、y0，0和z0，0分别表示极点tp0，0在标定轴系下x轴、y轴和z轴上的坐标值；
20、s42-12，基于极点tp0，0的坐标，在忽略经度方向、只考虑纬度方向的条件下，面片顶点记为tpp，0，面片顶点tpp，0的坐标表示为：
21、
22、其中，xp，0、yp，0和zp，0分别表示第p条纬上的面片顶点tpp，0在标定轴系下x轴、y轴和z轴上的坐标值；
23、s42-13，基于面片顶点tpp，0的坐标，获取处于第p条纬线和第q条经线上的面片顶点tpp，q，面片顶点tpp，q的坐标表示为：
24、
25、其中，xp，q、yp，q和zp，q分别表示处于第p条纬线和第q条经线上的面片顶点tp，q在标定轴系下x轴、y轴和z轴上的坐标值。
26、优选的，所述步骤s4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点tp的坐标包括以下步骤：
27、s42-21，建立标定轴系方向矩阵am；其中，am表示第m个测量摆角对应标定轴系的方向矩阵；
28、s42-22，获取面片顶点tpp，q在不存在测量摆角时的坐标(xp，q，yp，q，zp，q)；
29、s42-23，采用标定轴系方向矩阵am对面片顶点tpp，q无测量摆角时的坐标(xp，q，yp，q，zp，q)进行变换，以获得面片顶点tpp，q在相应测量摆角下的坐标。
30、优选的，所述步骤s42-21中，标定轴系方向矩阵am是由不存在测量摆角时的基础方向矩阵绕不存在测量摆角时基础标定轴系的x轴、y轴、z轴旋转获得，表示为：其中，ixm，jxm和kxm分别表示为第m个测量摆角对应标定轴系的x轴方向的x轴、y轴和z轴分量；iym，jym和kym分别表示第m个测量摆角对应标定轴系的y轴方向的x轴、y轴和z轴分量；izm，jzm和kzm分别表示第m个测量摆角对应标定轴系的z轴方向的x轴、y轴和z轴分量。
31、优选的，所述步骤s42-22中，获取面片顶点tpp，q在相应测量摆角下的坐标时的过程中，表示单个测量摆角下的所有面片顶点时，隐藏测量摆角参数m，则有：
32、
33、其中，tpm，p，q表示第m个测量摆角下的面片顶点tpp，q，隐藏测量摆角参数m后，面片顶点仍然用tpp，q表示；xm，p，q、ym，p，q和zm，p，q分别表示面片顶点tpp，q在第m个测量摆角下的标定轴系下x轴、y轴和z轴上的坐标值。
34、优选的，所述步骤s4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点tp坐标的过程中，还包括步骤s42-24，计算面片顶点tpp，q对应的测量矢量，表示单个测量摆角下所有面片顶点时的测量矢量时，隐藏测量摆角参数m，则有：
35、
36、其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，是在使用触发式探头对待测产品进行触发式空间测量时，通过对触发式探头的每一个测量摆角进行单独标定补偿，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，对标准球的表面进行经纬面片划分包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，当触发式探头不存在测量摆角时，获取面片顶点TP的坐标包括以下步骤：
4.如权利要求3所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点TP的坐标包括以下步骤：
5.如权利要求4所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S42-21中，标定轴系方向矩阵Am是由不存在测量摆角时的基础方向矩阵绕不存在测量摆角时基础标定轴系的X轴、Y轴、Z轴旋转获得，表示为：其中，IXm，JXm和KXm分别表示为第m个测量摆角对应标定轴系的X轴方向的X轴、Y轴和Z轴分量；JYm，JYm和
6.如权利要求5所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S42-22中，获取面片顶点TPP，Q在相应测量摆角下的坐标时的过程中，表示单个测量摆角下的所有面片顶点时，隐藏测量摆角参数m，则有：
7.如权利要求6所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点TP坐标的过程中，还包括步骤S42-24，计算面片顶点TPP，Q对应的测量矢量，表示单个测量摆角下所有面片顶点时的测量矢量时，隐藏测量摆角参数m，则有：
8.如权利要求2所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S5中，获取需标定点集【Z】包括以下步骤：
9.如权利要求8所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S52中，将当前摆角每一个测量点Pn对应的待标定点APn放入测量点集【A】中包括以下步骤：
10.如权利要求8所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S56中，对待标定顶点集【B2】、待标定测量点集【A0】和不标定顶点集【B0】进行更新包括以下步骤：
11.如权利要求10所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S57中，对待标定顶点集【B2】和待标定测量点集【A0】进行再次更新包括以下步骤：
12.如权利要求2所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S6中，若相应待标定点APn存在于需标定点集【Z】中，基于相应需标定点获取补偿值包括以下步骤：
13.如权利要求2所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S6中，若相应待标定点APn不存在于需标定点集【Z】中，采用插值的方式计算出待标定点APn的补偿值包括以下步骤：
14.如权利要求13所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S62-3中，基于待标定点APn的边界端点计算补偿值包括以下步骤：
15.如权利要求13所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤S62-3中，基于待标定点APn的面片顶点计算补偿值包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，是在使用触发式探头对待测产品进行触发式空间测量时，通过对触发式探头的每一个测量摆角进行单独标定补偿，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s4中，对标准球的表面进行经纬面片划分包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s4中，当触发式探头不存在测量摆角时，获取面片顶点tp的坐标包括以下步骤：
4.如权利要求3所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点tp的坐标包括以下步骤：
5.如权利要求4所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s42-21中，标定轴系方向矩阵am是由不存在测量摆角时的基础方向矩阵绕不存在测量摆角时基础标定轴系的x轴、y轴、z轴旋转获得，表示为：其中，ixm，jxm和kxm分别表示为第m个测量摆角对应标定轴系的x轴方向的x轴、y轴和z轴分量；jym，jym和kym分别表示第m个测量摆角对应标定轴系的y轴方向的x轴、y轴和z轴分量；izm，jzm和kzm分别表示第m个测量摆角对应标定轴系的z轴方向的x轴、y轴和z轴分量。
6.如权利要求5所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s42-22中，获取面片顶点tpp，q在相应测量摆角下的坐标时的过程中，表示单个测量摆角下的所有面片顶点时，隐藏测量摆角参数m，则有：
7.如权利要求6所述一种触发式探头的多角度高效标定补偿方法，其特征在于，所述步骤s4中，当触发式探头存在测量摆角时，获取面片顶点tp坐标的过程中，还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，周进，张也，袁信满，邓乙凡，翟立恒，李珣凯，徐延豪，黄景康，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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