CN101750045A - 烟机圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，包括在圆柱凸轮面上建立测量坐标系；采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面的步骤。采用本发明测量圆柱凸轮轮廓曲线，有高的测量精度。

Description

烟机圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法

技术领域

本发明是关于测绘和检验圆柱凸轮轮廓曲线技术领域，尤其是关于烟机圆柱凸轮轮廓曲线的精密测量及逆向工程，同时也适用于机械制造业如机床行业、轻工机械、航空航天等领域中的圆柱凸轮面(包括叶片和叶轮)在测量机上的快速测绘、检验及逆向工程、计量技术研究等。

背景技术

设计出凸轮的轮廓曲线，可以得到各种预期的运动规律，且结构紧凑，正是凸轮机构这一优点，在各种自动化机械、仪器仪表及自动控制装置中得到广泛应用，如在高速包装机和卷烟机上，都应用各种不同类型的凸轮机构，其中最难测绘和制造的应算圆柱凸轮，如GDX1包装机上的凸轮零件0X9674、0X9196、0X7400、0X7531及2XKDA4(GD公司件号)等，都是卷包机上的核心零件，每个的测绘和制造工艺不尽相同。卷烟的高速包装功能主要通过圆柱凸轮分度机构在高速运动中实现，因此，高速卷烟包装技术的发展与凸轮设计水平和加工技术密切联系，圆柱凸轮作为关键零件在高速卷烟包装机分度机构中所起的重要作用，用其它机械机构难于完成；在机械制造业，圆柱凸轮也用于数控机床加工中心刀库等。圆柱凸轮曲线测绘中，由于曲线变化规律未知，或难有数学公式表达，各测量趋近点和趋近法向矢量难精确计算，启动测针半径补偿时，将产生测量误差，该误差随曲线的属性和测量方法不同而不同，使测得的轮廓曲线与客观实际不符，因此，作为高副机构零件的圆柱凸轮，其复杂的曲线面测绘和制造是目前的技术难点。

目前，在测量逆向工程中，认为比较好的软件是美国的PC-DMIS系统，但要完成空间曲线面测量，似乎也不容易，特别是对圆柱凸轮曲线测量也没有现成的功能和软件。此外，PC-DMIS对曲线面测量要给出CAD模型，才能做部分曲线面特征点的检验，但对圆柱凸轮的测量也比较困难，在烟机配件制造中，恰巧烟机配件制造中必须先有模型、后有产品，这就决定了曲线的测量逆向工程中，必须首先完成测量工作，因此，PC-DMIS也难以使用。国内研究中，也有采用万能分度头辅助测量机作圆柱凸轮轮廓面测量，等分度用万能分度头完成，如文献《计量学报》2003，24(4)：267-270。因此，效率和准确度不高。

从上分析知，对曲线测量，一般触发式测量机不具备这样的测量功能，因此，需要人工研究测量方法。在三坐标测量技术中，补偿测针半径是关键技术，精密测量任何几何元素，都必须作测针半径补偿，因此，测针必须沿着所测量点的法线无障碍地趋近测量点测量，并在该法线矢量上做测针半径补偿，其产生误差原理如图1述，测针以V方向测量曲线M的目标点A，按V方向做测针半径补偿，将产生补偿误差t，其中，t1表示实际值，t2表示做补偿的实测值，t3表示未补偿值，0表示原点。综上所述，在三坐标测量机上用触发式测头完成圆柱凸轮曲线面轮廓的精密测量时，人工测量模式难完成，必须设计测量程序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够精确测量圆柱凸轮轮廓曲线的方法。

为实现上述目的，本发明圆柱凸轮轮廓曲线的测量方法的技术方案包括：

在圆柱凸轮面上建立测量坐标系；

采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面。

所述步骤在圆柱凸轮面上建立测量坐标系进一步包括如下步骤：

1)柱凸轮面上建立测量坐标系，原点设在圆柱凸轮中心；

2)设定覆盖轮廓的测量范围，该范围为极角范围和极半径值；

所述步骤采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面进一步包括如下步骤：

3)确定第一测量点A1的坐标位置，输入第一测量点的坐标位置的极半径R1，初始极角为a，预测输入z坐标值z₁’，该值与实际点误差应小于测量趋近距离；

4)关闭测针半径补偿，利用测量机测量该第一测量点坐标，得到第一测量点A1的精确坐标位置；

5)确定第二测量点A2的坐标位置，极半径仍为R1，极角为Ф2＝a+θ，θ是极角等分度变化量，第二测量点的预测z坐标值z₂’＝z₁；同理第j测量点Aj的坐标Ф＝a+(j-1)θ，Z_j’＝Z_j-1(j＞2)

6)测量第二测量点的精确坐标；

7)重复步骤5)，利用计算第j测量点Aj的坐标的公式：极半径为R1，极角Ф＝a+(j-1)θ，预测Z坐标值z_j’＝z_j-1(j＞2)，测量A3，A4，A5……，直到整个轮廓面测量完毕；

8)重复3)～7)测量其他极半径为R2、R3……Rn的曲线，测量轮廓面A；

9)改变测量的趋近矢量方向，重复3)～7)，测量B曲线面；

所述步骤中设定的测量方向包括：

10)沿矢量(0，0，-1)为测量方向完成测量；

11)沿矢量(0，0，1)为测量方向完成测量；

12)测量过程中生成测量点的数据文件，并符合利于专业软件读取，或作其它数学处理。

与现有的技术相比，本发明的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法的优点为：

由于在圆柱凸轮面上建立圆柱凸轮中心为圆点的测量坐标系，采用了关闭测针半径补偿测量圆柱凸轮轮廓曲线的方法，可获取测量点产生的测针中心坐标，降低了测试技术难度。测量产生的三维坐标值存储为数据文件，并能直接逆向到PROF、BLADE、CAM、SURFACER及CAD/CAM等专业软件，或利用其它数学模型理论，完成测针半径补偿，在CAD/CAM系统完成建模和制造，通过测量机、CAD/CAM系统和NC机床之间，用ERP连网共享信息完成其加工，因此，提高工效。

又，本发明可用于圆柱凸轮的测量逆向工程，随该测量参数的改变，测量范围也随之改变，利于提高CAD/CAM建模技术。

再者，由于采用等分测量原理，等分度准确度高，因此，该方法能对该圆柱凸轮轮廓曲线的逆向产品实施快速量化检验。

本发明还可应用于弧面分度凸轮，叶片，叶轮等高复杂性的空间曲面测试。

附图说明

图1为测量A点产生的测针补偿误差分析示意图；

图2为本发明的测量方法流程图；

图3为以角速度ω在机械传动中的圆柱凸轮示意图；

图4为测量圆柱凸轮的测针位置运动轨迹示意图；

图5为等分度测量法对应圆柱凸轮轮廓的测点分布示意图；

图6为等分度测量法对应圆柱凸轮轮廓的测点分布坐标计算示意图；

图7为实施例展开的双联圆柱凸轮某一R圆周截面上的测针位置示意图；

图8a为一个测量数据文件导入AUTOCAD在三维模式下生成的空间曲线示意图；

图8b为图8a在AUTOCAD中XOY平面内生成的曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的烟机圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量法。

使用测量机为：意大利SCIROCC0RECORD，测量软件为PC-DMIS 3.7和1UTOR，精度为：1.9+3L/1000μm，两套测量系统均在WINDOWS XP下运行，使用TUTOR中的DEAPPL语言编程实现测量自动化。

首先，在圆柱凸轮面上建立测量坐标系。

如图4和图5所示，测量坐标系建立在测量零件面内，原点建立在凸轮轴的中心，坐标轴线的建立由特征元素如定位孔确定，在端面设置Z＝0。

其次，采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面。

图4为图3剖面图，图5所示等分度测量法对应圆柱凸轮轮廓的测点分布。

1)测量A曲线面时，确定扫描轨迹在XOY平面上的投影极半径R1值，其为常数恒定值，本实施例中取R1＝65.00mm，确定测量定位点P1、起测点M₁、实测点A₁：P₁M₁的距离s要确保整个测量过程不碰针，即P_jM_j＝s，例如s＝20～30mm，起测点M₁点在XOY平面上的投影极半径为R1值，投影点为实测点A₁；M₁A₁的取值距离e也要确保测针不碰针，即M₁A₁＝e，例如e＝4～6mm，s和e取值的合理性会使测量安全和效率提高，预测输入Z坐标值，如Z＝-4为预设值，考虑Z＝0的基准面，与实际误差应小于6mm(测量趋近距离)。

2)关闭测针半径补偿，利用测量机测量该第一测量点坐标，测量程序命令测尖到达测量定位点P₁位置，再移动到起测点M₁点，起测点M₁点在XOY平面上的投影极半径为R1值，投影点为实测点A₁，测针沿Z坐标轴方向自起测点M₁点趋近测量实测点A₁，采集实测点A₁的实际坐标值后，测尖退至起测点M₁，再回测量定位点P₁位；

3)完成第一测量点A₁的测量后，程序预报出下一个测量定位点P₂和起测点M₂的坐标位置，其X、Y坐标值用三角函数计算，如图6所示，Z坐标值用跟踪法暂时赋值，即

M_j+1：x_j+1＝R1×cos(Ф)，y_j+1＝R1×sin(Ф)，z_j+1＝z_j

P_j+1：x_j+1＝(R1+s)×cos(Ф)，y_j+1＝(R1+s)×sin(Ф)，z_j+1＝z_j+e

式中，式φ表示目标测量点的极角，它等于第一测量点的极角与等分的角度之和，如，图5所示的其投影XOY坐标系，α为初测第一点极角，通常α可以取0，则第2点极角Ф＝α+θ，θ为角度变化量，可以为1°或0.5°，本实施例中初始极角为0，A₂点的极角Ф＝α+θ＝1°所以第3点极角Ф＝α+2θ＝2°，依此类推。

该起测点M_j和测量定位点P_j在XOY平面上的投影极半径分别为R1和R1+s，但起测点M_j+1的z坐标值预报为起测点M_j的实测Z坐标值，测量定位点P_j+1的Z坐标值预报为起测点M_j的实测Z坐标值加e，其中，起测点M_j+1和起测点M_j投影在XOY坐标系中的极角差值为θ。很明显，起测点M_j+1的Z坐标值预报误差是很大的，这正是要精确测量的，只要该误差不大于测量趋近距离d，则测量程序不会中断。

4)按测量A₁点的方法测量A₂，A₃和A₄点等，依此类推，在以R1为半径的投影圆周上使A₁、A₂、A₃和A₄各测点在XOY坐标系中投影的相邻极角变化量均为等值θ。测量完整条曲线，做测量数据处理。

5)在A曲线面上，再以R2、R3等为半径，按同样方法测量整个轮廓面A。

6)改变测量的趋近矢量或方向，以上述的方法选择合适的测针位置，再设定P₁坐标位置，测量B曲线面。

在上述测量步骤中，由于圆柱凸轮轮廓通常为空间的曲线面，常伴随弧面，使用测针位置的数目也多，有时是多个空间测针位置，测试该凸轮就会用到PITCH(A)＝0°，ROLL(B)＝0°；PITCH(A)＝90°，ROLL(B)＝0°、45°、90°、135°等，并且要对应测量范围的选择和做程序的试运行，对PH10MQ测头，PITCH(A)取值范围0至105°；ROLL(B)取值范围为±180°，它们的最小取值步距为7.5°。因此，测量范围和测针位置的变换选择要对应整个测量程序设计。对用CAD/CAM建模而言，测量的点数或测量曲线的条数要尽可能多，由于测量曲面的点数或曲线的条数过少，也不能精确反映该轮廓的真实情况，但是，对本测量机系统使用TP200高精度触发测头，一次采样只能获取一个点的三维坐标值，所以，测试每个轮廓面的曲线条数一般要三条以上，如上面要测试的R1、R2、R3上的曲线等。

7)按需要设计生成完成的数据文件。

数据文件包括各测量点的x、y和z坐标值、在XOY坐标系中的投影极半径值和极角值，它们将作为测量逆向工程、CAD/CAM建模、检验逆向产品和分析凸轮规律的原始文件。

用以下数据为ISO-G型文件，可用于CAD/CAM软件，植入NC代码，可以作为CNC路径文件使用，其还可以相互转换为其它类型的数据文件。经转换，如将其导入简单的AutoCAD中，利用该软件最简单的“视图”和“三维功能”的可生成图8a和图8b的曲线图。其中图8a是在三维模式下生成的空间曲线，图8b是在XOY平面内生成的曲线图，很明显，它是一个半径为R的圆曲线。

X65.00000Y-0.00025Z-0.38424

X64.98978Y 1.13396Z-0.38498

X64.96056Y2.26832Z-0.38452

X64.91089Y3.40149Z-0.38546

X64.84179Y4.53363Z-0.38460

X64.75285Y5.66495Z-0.38555

X64.64343Y6.79388Z-0.38511

X64.51536Y7.92115Z-0.38686

X64.36741Y9.04621Z-0.38582

X64.19936Y10.16806Z-0.38719

X64.01260Y11.28666Z-0.38675

X63.80596Y12.40244Z-0.38672

X63.57977Y13.51380Z-0.38949

X63.33406Y14.62113Z-0.39787

X63.06903Y15.72483Z-0.41224

X62.78503Y16.82288Z-0.43642

X62.48188Y17.91589Z-0.47080

X62.15935Y19.00327Z-0.51739

X61.81827Y20.08559Z-0.57577

X61.45878Y21.16122Z-0.64536

X61.07971Y22.23083Z-0.72536

X60.68281Y23.29315Z-0.81656

X60.26673Y24.34923Z-0.91815

X59.83282Y25.39804Z-1.02755

X59.38003Y26.43759Z-1.14395

X58.90943Y27.47006Z-1.26836

X58.42156Y28.49364Z-1.39696

X57.91465Y29.50917Z-1.53277

X57.39144Y30.51498Z-1.66798

X56.85018Y31.51231Z-1.80579

X56.29161Y32.49935Z-1.94260

X55.71515Y33.47671Z-2.07921

X55.12279Y34.44453Z-2.21462

X54.51351Y35.40126Z-2.34564

X53.88729Y36.34707Z-2.47205

X53.24477Y37.28276Z-2.59306

X52.58606Y38.20553Z-2.70748

X51.91144Y39.11796Z-2.81529

X51.22084Y40.01785Z-2.91510

X50.51468Y40.90581Z-3.00572

X49.79294Y41.78101Z-3.08833

X49.05624Y42.64342Z-3.16119

X48.30431Y43.49349Z-3.22501

X47.53777Y44.32999Z-3.27782

X46.75701Y45.15250Z-3.32003

X45.96204Y45.96143Z-3.35303

X45.15266Y46.75658Z-3.37704

X44.33005Y47.53732Z-3.39485

X43.49403Y48.30424Z-3.40325

X42.64415Y49.05597Z-3.40625

X41.78082Y49.79249Z-3.40745

X40.90525Y50.51416Z-3.40745

X40.01784Y51.22098Z-3.40944

X39.11792Y51.91075Z-3.41504

X38.20596Y52.58567Z-3.42403

X37.28172Y53.24455Z-3.43922

X36.34720Y53.88712Z-3.46220

X35.40160Y54.51321Z-3.49318

X34.44450Y55.12262Z-3.53516

X33.47712Y55.71573Z-3.59094

X32.49982Y56.29132Z-3.65851

X31.51262Y56.85000Z-3.74288

X30.51551Y57.39135Z-3.84505

X29.50889Y57.91537Z-3.96321

X28.49394Y58.42143Z-4.10177

X27.46968Y58.90995Z-4.26033

X26.43788Y59.38048Z-4.43948

X25.39754Y59.83225Z-4.64263

X24.34967Y60.26642Z-4.86537

X23.29346Y60.68203Z-5.11511

X22.23133Y61.07961Z-5.38584

X21.16202Y61.45798Z-5.67937

X20.08637Y61.81772Z-5.99630

X19.00420Y62.15965Z-6.33522

X17.91665Y62.48172Z-6.69894

X16.82352Y62.78434Z-7.08545

X15.72506Y63.06850Z-7.49416

X14.62163Y63.33360Z-7.92466

X13.51403Y63.57921Z-8.37675

X12.40227Y63.80553Z-8.85025

X11.28713Y64.01214Z-9.34493

X10.16802Y64.19945Z-9.85961

X9.04634Y64.36722Z-10.39749

X7.92188Y64.51506Z-10.95196

X6.79464Y64.64338Z-11.52802

X5.66503Y64.75195Z-12.12048

X4.53404Y64.84075Z-12.73133

X3.40188Y64.91037Z-13.35898

X2.26834Y64.95983Z-14.00522

X1.13442Y64.98971Z-14.66546

X0.00013Y64.99952Z-15.34215

X-1.13417Y64.98919Z-16.03397

X-2.26883Y64.95986Z-16.74019

X-3.40247Y64.91068Z-17.45920

X-4.53411Y64.84084Z-18.18961

X-5.66472Y64.75176Z-18.93060

X-6.79451Y64.64285Z-19.68280

X-7.92165Y64.51484Z-20.44658

X-9.04599Y64.36654Z-21.22296

X-10.16828Y64.19937Z-22.00493

X-11.28696Y64.01209Z-22.79370

X-12.40282Y63.80511Z-23.59206

X-13.51384Y63.57878Z-24.39881

X-14.62203Y63.33358Z-25.20799

X-15.72559Y63.06884Z-26.02636

X-16.82312Y62.78491Z-26.84672

X-17.91622Y62.48124Z-27.67248

X-19.00406Y62.15920Z-28.49863

X-20.08607Y61.81779Z-29.32857

X-21.16180Y61.45818Z-30.16111

X-22.23150Y61.07939Z-30.99123

X-23.29433Y60.68258Z-31.82136

X-24.34952Y60.26615Z-32.64967

X-25.39763Y59.83250Z-33.48078

X-26.43788Y59.38001Z-34.30828

X-27.46985Y58.90966Z-35.13357

X-28.49355Y58.42127Z-35.95685

X-29.50918Y57.91464Z-36.77393

X-30.51611Y57.39094Z-37.58800

X-31.51295Y56.84973Z-38.39707

X-32.50049Y56.29165Z-39.19852

X-33.47795Y55.71526Z-39.99617

X-34.44509Y55.12297Z-40.78201

X-35.40171Y54.51376Z-41.56005

X-36.34785Y53.88683Z-42.32867

X-37.28264Y53.24457Z-43.09189

X-38.20651Y52.58578Z-43.84210

X-39.11785Y51.91081Z-44.58410

X-40.01785Y51.22011Z-45.31410

X-40.90571Y50.51364Z-46.03609

X-41.78108Y49.79247Z-46.74100

X-42.64403Y49.05606Z-47.43737

X-43.49341Y48.30444Z-48.11993

X-44.32965Y47.53743Z-48.78929

X-45.15268Y46.75683Z-49.44744

X-45.96174Y45.96141Z-50.09138

X-46.75679Y45.15277Z-50.71751

X-47.53787Y44.32912Z-51.32943

X-48.30452Y43.49324Z-51.92995

X-49.05657Y42.64313Z-52.51166

X-49.79318Y41.78095Z-53.08116

X-50.51536Y40.90575Z-53.63126

X-51.22052Y40.01785Z-54.16675

X-51.91104Y39.11731Z-54.68582

X-52.58668Y38.20573Z-55.18670

X-53.24507Y37.28224Z-55.67496

X-53.88740Y36.34687Z-56.14582

X-54.51324Y35.40102Z-56.59607

X-55.12298Y34.44449Z-57.03211

X-55.71564Y33.47706Z-57.44815

X-56.29180Y32.49953Z-57.84858

X-56.85004Y31.51208Z-58.23280

X-57.39155Y30.51533Z-58.59722

X-57.91533Y29.50886Z-58.94522

X-58.42156Y28.49407Z-59.27423

X-58.90986Y27.46975Z-59.58703

X-59.38079Y26.43751Z-59.88462

X-59.83276Y25.39729Z-60.16041

X-60.26696Y24.34874Z-60.42039

X-60.68217Y23.29324Z-60.66117

X-61.07997Y22.23082Z-60.88554

X-61.45818Y21.16122Z-61.09290

X-61.81857Y20.08529Z-61.28306

X-62.15991Y19.00381Z-61.45481

X-62.48245Y17.91577Z-61.61456

X-62.78572Y16.82297Z-61.75610

X-63.06894Y15.72477Z-61.88003

X-63.33370Y14.62163Z-61.99196

X-63.57981Y13.51314Z-62.08968

X-63.80559Y12.40225Z-62.17459

X-64.01191Y11.28619Z-62.24110

X-64.19909Y10.16796Z-62.30440

X-64.36759Y9.04539Z-62.34970

X-64.51573Y7.92142Z-62.38640

X-64.64416Y6.79406Z-62.41568

X-64.75284Y5.66452Z-62.43737

X-64.84116Y4.53379Z-62.45304

X-64.91071Y3.40150Z-62.46172

X-64.95989Y2.26781Z-62.46839

X-64.99007Y1.13416Z-62.47165

X-65.00027Y-0.00048Z-62.47011

X-64.99024Y-1.13471Z-62.47137

X-64.96002Y-2.26914Z-62.46902

X-64.91075Y-3.40233Z-62.46167

X-64.84185Y-4.53469Z-62.45631

X-64.75229Y-5.66527Z-62.44175

X-64.64368Y-6.79440Z-62.42059

X-64.51560Y-7.92150Z-62.39162

X-64.36724Y-9.04600Z-62.35345

X-64.19922Y-10.16868Z-62.30548

X-64.01227Y-11.28711Z-62.24610

X-63.80644Y-12.40309Z-62.17572

X-63.57907Y-13.51470Z-62.08893

X-63.33378Y-14.62224Z-61.99314

X-63.06875Y-15.72515Z-61.88075

X-62.78536Y-16.82300Z-61.75416

X-62.48244Y-17.91662Z-61.61076

X-62.15954Y-19.00423Z-61.45256

X-61.81827Y-20.08637Z-61.27516

X-61.45863Y-21.16264Z-61.08095

X-61.07977Y-22.23188Z-60.86975

X-60.68249Y-23.29385Z-60.64094

X-60.26686Y-24.34976Z-60.39353

X-59.83279Y-25.39780Z-60.12892

X-59.38029Y-26.43778Z-59.84571

X-58.90994Y-27.47008Z-59.54230

X-58.42214Y-28.49369Z-59.22169

X-57.91591Y-29.50964Z-58.88228

X-57.39158Y-30.51591Z-58.52286

X-56.85018Y-31.51307Z-58.14665

X-56.29168Y-32.50014Z-57.75043

X-55.71592Y-33.47830Z-57.33961

X-55.12282Y-34.44557Z-56.90719

X-54.51342Y-35.40251Z-56.45637

X-53.88726Y-36.34733Z-55.99015

X-53.24501Y-37.28262Z-55.50433

X-52.58544Y-38.20722Z-54.99991

X-51.91086Y-39.11804Z-54.48088

X-51.22118Y-40.01871Z-53.94106

X-50.51451Y-40.90646Z-53.38644

X-49.79268Y-41.78205Z-52.81442

X-49.05626Y-42.64447Z-52.22519

X-48.30426Y-43.49433Z-51.61737

X-47.53788Y-44.33121Z-50.99615

X-46.75687Y-45.15351Z-50.35833

X-45.96185Y-45.96242Z-49.70571

X-45.15243Y-46.75754Z-49.03569

X-44.32977Y-47.53824Z-48.35107

X-43.49350Y-48.30473Z-47.65305

X-42.64379Y-49.05681Z-46.94204

X-41.78143Y-49.79346Z-46.21742

X-40.90623Y-50.51547Z-45.47941

X-40.01776Y-51.22146Z-44.72879

X-39.11802Y-51.91178Z-43.96438

X-38.20563Y-52.58706Z-43.19158

X-37.28205Y-53.24603Z-42.40154

X-36.34705Y-53.88815Z-41.60774

X-35.40156Y-54.51416Z-40.80114

X-34.44459Y-55.12371Z-39.98674

X-33.47710Y-55.71575Z-39.16275

X-32.50055Y-56.29245Z-38.32935

X-31.51225Y-56.85049Z-37.48956

X-30.51546Y-57.39197Z-36.64318

X-29.50914Y-57.91572Z-35.79039

X-28.49474Y-58.42290Z-34.93221

X-27.46995Y-58.91057Z-34.06824

X-26.43824Y-59.38064Z-33.20166

X-25.39743Y-59.83377Z-32.33309

X-24.34905Y-60.26752Z-31.46073

X-23.29352Y-60.68306Z-30.58897

X-22.23128Y-61.08099Z-29.71421

X-21.16165Y-61.45913Z-28.83925

X-20.08571Y-61.82005Z-27.96551

X-19.00377Y-62.16074Z-27.09336

X-17.91688Y-62.48296Z-26.22462

X-16.82282Y-62.78579Z-25.35548

X-15.72420Y-63.06954Z-24.48975

X-14.62187Y-63.33558Z-23.63165

X-13.51412Y-63.58016Z-22.77556

X-12.40242Y-63.80625Z-21.92568

X-11.28737Y-64.01383Z-21.08320

X-10.16870Y-64.20011Z-20.24872

X-9.04567Y-64.36771Z-19.42265

X-7.92147Y-64.51613Z-18.60519

X-6.79448Y-64.64443Z-17.79993

X-5.66551Y-64.75338Z-17.00347

X-4.53375Y-64.84221Z-16.21763

X-3.40161Y-64.91144Z-15.44558

X-2.26789Y-64.96092Z-14.68495

X-1.13480Y-64.99077Z-13.94012

X0.00009Y-65.00066Z-13.20630

X1.13456Y-64.99094Z-12.49009

X2.26823Y-64.96059Z-11.78908

X3.40167Y-64.91142Z-11.10407

X4.53410Y-64.84182Z-10.43608

X5.66492Y-64.75276Z-9.78628

X6.79430Y-64.64446Z-9.15510

X7.92128Y-64.51588Z-8.54312

X9.04602Y-64.36823Z-7.95295

X10.16836Y-64.20070Z-7.38098

X11.28747Y-64.01347Z-6.83042

X12.40220Y-63.80632Z-6.29619

X13.51346Y-63.58083Z-5.79204

X14.62191Y-63.33485Z-5.30769

X15.72531Y-63.07052Z-4.84375

X16.82272Y-62.78561Z-4.40741

X17.91665Y-62.48320Z-3.98968

X19.00398Y-62.16018Z-3.59876

X20.08645Y-61.81922Z-3.23084

X21.16149Y-61.45884Z-2.88893

X22.23124Y-61.08089Z-2.56923

X23.29318Y-60.68312Z-2.27553

X24.34965Y-60.26778Z-2.00464

X25.39747Y-59.83318Z-1.76016

X26.43761Y-59.38136Z-1.53868

X27.47011Y-58.91050Z-1.34061

X28.49413Y-58.42199Z-1.16515

X29.50947Y-57.91583Z-1.01429

X30.51570Y-57.39279Z-0.88184

X31.51189Y-56.85085Z-0.76879

X32.49997Y-56.29227Z-0.67436

X33.47757Y-55.71598Z-0.59753

X34.44504Y-55.12398Z-0.53510

X35.40162Y-54.51426Z-0.48629

X36.34748Y-53.88802Z-0.45008

X37.28263Y-53.24526Z-0.42427

X38.20626Y-52.58635Z-0.40608

X39.11773Y-51.91188Z-0.39609

X40.01767Y-51.22167Z-0.39030

X40.90608Y-50.51531Z-0.38793

X41.78153Y-49.79356Z-0.38836

X42.64387Y-49.05741Z-0.38777

X43.49378Y-48.30591Z-0.38941

X44.32996Y-47.53859Z-0.38926

X45.15232Y-46.75766Z-0.38973

X45.96190Y-45.96255Z-0.38919

X46.75708Y-45.15360Z-0.38947

X47.53807Y-44.33064Z-0.39055

X48.30467Y-43.49344Z-0.39164

X49.05642Y-42.64420Z-0.38774

X49.79236Y-41.78149Z-0.38764

X50.51425Y-40.90675Z-0.38795

X51.22034Y-40.01815Z-0.38987

X51.91113Y-39.11909Z-0.38839

X52.58611Y-38.20637Z-0.38852

X53.24441Y-37.28294Z-0.38846

X53.88664Y-36.34784Z-0.38840

X54.51379Y-35.40168Z-0.38676

X55.12304Y-34.44520Z-0.38871

X55.71559Y-33.47822Z-0.38648

X56.29105Y-32.50033Z-0.38665

X56.85059Y-31.51297Z-0.38663

X57.39160Y-30.51606Z-0.38582

X57.91527Y-29.51024Z-0.38501

X58.42178Y-28.49471Z-0.38581

X58.90974Y-27.47063Z-0.38441

X59.38053Y-26.43824Z-0.38542

X59.83313Y-25.39872Z-0.38483

X60.26720Y-24.34964Z-0.38485

X60.68243Y-23.29460Z-0.38508

X61.08008Y-22.23205Z-0.38491

X61.45874Y-21.16233Z-0.38515

X61.81856Y-20.08665Z-0.38539

X62.15956Y-19.00461Z-0.38544

X62.48211Y-17.91723Z-0.38470

X62.78483Y-16.82347Z-0.38436

X63.06928Y-15.72556Z-0.38462

X63.33448Y-14.62168Z-0.38489

X63.57935Y-13.51540Z-0.38537

X63.80522Y-12.40236Z-0.38605

X64.01273Y-11.28738Z-0.38573

X64.19975Y-10.16839Z-0.38602

X64.36665Y-9.04641Z-0.38632

X64.51522Y-7.92149Z-0.38482

X64.64324Y-6.79496Z-0.38512

X64.75233Y-5.66547Z-0.38563

X64.84185Y-4.53481Z-0.38595

X64.91061Y-3.40253Z-0.38586

X64.96002Y-2.26848Z-0.38639

X64.99042Y-1.13427Z-0.38671

X64.99979Y-0.00064Z-0.38704

通过上述数据文件可以分析，

R1的平均误差在0.001mm左右，极角Ф＝arctg(y/x)，Ф的平均误差在0.0006°以内，已经在测量机的精度范围内。很明显，等分度测量法有高的等分准确度。

8)数据文件的处理。

关闭测针半径补偿测量轮廓表面实际获得了测针中心坐标，客观上，所有的测针中心坐标点和实际轮廓面的距离均为测针半径，测针中心所在曲面和实际轮廓面互为等距曲面。多年来，特别国内科研部门已经研究出较多的成果，如用数学理论和数据处理模型来完成实际轮廓面计算，此外，CAD/CAM等很多应用软件有等距曲线面生成功能；在机械制造技术上，如果数控加工中心使用和测针半径一致的刀具制造曲线面，只须考虑使用测针中心坐标文件或其曲线等。因此，数据文件的应用根据具体情况有不同应用。

关于逆向加工产品的质量控制，从上述数据文件分析可知，各对应点有高的等分度准确度，

为恒定值，因此，完成其逆向产品检验或质量控制时，只需要检验上述数据文件中的对应Z坐标值误差，能反映出加工误差，并且可以作为质量检验的依据之一。

综上所述，本发明的烟机圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法的优点为：

由于在圆柱凸轮面上建立圆柱凸轮中心为圆点的测量坐标系，采用了关闭测针半径补偿测量圆柱凸轮轮廓曲线的方法，可获取测量点产生的测针中心坐标，降低了测试技术难度。测量产生的三维坐标值自动存储为数据文件，能直接逆向到PROF、BLADE、CAM、SURFACER及CAD/CAM等专业等软件，完成测针半径补偿，在CAD/CAM系统完成建模和制造，通过测量机、CAD/CAM系统和NC机床之间，用ERP连网共享信息完成其加工，因此，提高工效。

又，本发明可用于圆柱凸轮的测量逆向工程，随该测量参数的改变测量范围也随之改变，利于提高CAD/CAM建模技术。

再者，由于采用等分测量原理，等分度准确度高，等分角度θ可以为1°或0.5°等，测量范围随轮廓范围确定，该方法能对该圆柱凸轮轮廓曲线的逆向产品实施快速量化检验。

本发明还可应用于弧面分度凸轮，叶片，叶轮等高复杂性的空间曲面测试。

Claims (8)

1.一种圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

在圆柱凸轮面上建立测量坐标系；

采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面。

2.根据权利要求1所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，所述步骤在圆柱凸轮面上建立测量坐标系进一步包括如下步骤：

1)在圆柱凸轮面上建立测量坐标系，原点设在圆柱凸轮中心；

2)设定覆盖轮廓的测量范围，该范围为极角范围和极半径值。

3.根据权利要求1所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，所述步骤采用等分度测量法测量圆柱凸轮轮廓面进一步包括如下步骤：

3)确定第一测量点A1的坐标位置，输入第一测量点的坐标位置的极半径R1，初始极角为a，预测输入z坐标值z₁’，该值与实际点误差应小于测量趋近距离；

4)关闭测针半径补偿，利用测量机测量该第一测量点坐标，得到第一测量点A1的精确坐标位置；

5)确定第二测量点A2的坐标位置，极半径仍为R1，极角为Φ2＝a+θ，θ是极角等分度变化量，第二测量点的预测Z坐标值z₂’＝z₁；同理第j测量点Aj的坐标Φ＝a+(j-1)θ，z_j’＝z_j-1(j＞2)

6)测量第二测量点的精确坐标；

7)重复步骤5)，利用计算第j测量点Aj的坐标的公式：极半径为R1，极角Φ＝a+(j-1)θ，预测z坐标值z_j’＝z_j-1(j＞2)，测量A3，A4，A5……，直到整个轮廓面测量完毕；

8)重复3)～7)测量其它极半径为R2、R3……Rn的曲线，测量轮廓面A；

9)改变测量的趋近矢量方向，重复3)～7)，测量B曲线面；

4.根据权利要求3所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，所述步骤中设定的测量方向包括：

10)沿矢量(0，0，-1)为测量方向完成测量；

11)沿矢量(0，0，1)为测量方向完成测量。

5.根据权利要求1至4所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，使用多个空间测针位置。

6.根据权利要求1至4所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，测量过程中生成用于专业软件读取的测量点的数据文件。

7.根据权利要求3或4所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，角等分度变化量θ是1°。

8.根据权利要求3或4所述的圆柱凸轮轮廓曲线的等分度测量方法，其特征在于，角等分度变化量θ是0.5°。

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