CN104596390A - 利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械检测技术领域，特别是涉及到了一种利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法。本发明的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法利用多方向检测，球心相对位置不变和6点定位的原理，通过建立公用坐标系的方法，不但解决了三坐标零件在不同工位下测得元素之间尺寸及形位置公差的计算问题，同时也解决了超测量机行程的零件在三坐标上无法进行检测，必须选择更大行程三坐标的问题。

Description

利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法

技术领域

本发明涉及机械检测技术领域，特别是涉及到了一种利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法。

背景技术

三坐标测量机作为机械检测行业自动化程度最高，测量范围最广的检测设备，在机械、电子、仪表、塑胶等行业得到了广泛的使用。但是在对零件进行检测时，三坐标测量机只能对一个工位，即一次安装下所测得的元素进行尺寸及形位公差的计算。而在实际工作中，有许多零件其多个面上的测量元素互相之间需要计算尺寸或者形位公差，但这些元素不能在一次安装下全部检测到，而多次装夹下测得的元素因为位置的改变，是不能进行互相计算和评价的。例如图1-3所示的零件，零件内腔中的孔φB、φC与零件上的外圆φA有同轴度要求，但零件如图4放置时，由于测头长度所限，内腔中的两个孔无法检测到，只能检测到外圆φA；如果将零件如图5放置，则可利用测量机Z轴高低方向移动范围较大的优势检测到内腔中的孔φB、φC，但外圆φA却无法检测到。分别在两个工位下检测到的φA、φB、φC，由于零件位置发生了改变，测得的元素是不能直接进行计算的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法。

为了解决上述问题，本发明的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法采用以下技术方案：利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，包括以下步骤：(1)选择零件的球体安装面，在球体安装面上以三角位置装配三个测针部件，测针部件包括测球和测杆，三个测球分别为第一球、第二球和第三球，各测球通过测杆装配在零件的球体安装面上，选择球体安装面时，保证在多个工位下，三个测球在位置不变的情况下均可安全检测到；(2)在第一工位下，在三个测球上分别采圆周及顶部至少5个点，确定三个球心位置，并记住各测球位置；(3)建立零件坐标系X：将三个测球的球心构造成一个平面，建立第一轴，再取第一球、第二球的球心构造一条直线，建立第二轴，最后把第一球定义为坐标系的原点，轴的方向和测量机的轴向对应一致；(4)在坐标系X中，将需要与下工位测量元素进行计算的元素进行检测；(5)调整零件的工位至第二工位，重复步骤2)、3)，其中应保证三个测球的测量方式、测量顺序、坐标系的编号、坐标轴的建立方式、坐标轴的矢量方向、原点位置，均完全重复第一工位，无论坐标系统在测量机中编号为几，都必须将其改为 坐标系X；不管测量机轴向如何，坐标系中轴的方向都必须与第一工位一致；(6)在第二工位，测量需要与第一工位中测量元素进行计算的元素。

所述测针部件的测杆为分体接续式的测杆，测杆的相邻段之间插接连接。

测杆的远离测球的一端设有用于与相应零件配合的外螺纹。

测球为标准圆球，其球径φ8～φ15，球度≤0.2μm。

三个测球的球心距离球体安装面2cm之内，球心高度差不超过1mm。

步骤1)中相邻的测球之间的距离不小于2cm。

本发明的有益效果：本发明利用多方向检测，球心相对位置不变和6点定位的原理，通过建立公用坐标系的方法，不但解决了三坐标零件在不同工位下测得元素之间尺寸及形位置公差的计算问题，同时也解决了超测量机行程的零件在三坐标上无法进行检测，必须选择更大行程三坐标的问题。

附图说明

图1是一种不能在一次安装下检测到全部测量元素的零件的主视图；

图2是一种不能在一次安装下检测到全部测量元素的零件的第一立体图；

图3是一种不能在一次安装下检测到全部测量元素的零件的第二立体图；

图4是不能在一次安装下检测到全部测量元素的零件的在一种测量工位下的示意图；

图5是不能在一次安装下检测到全部测量元素的零件的在另一种侧量工位下的示意图；

图6是本发明在对处于第一工位的零件进行检测的结构示意图；

图7是本发明在对处于第二工位的零件进行检测的结构示意图；

图8是测针部件的结构示意图。

具体实施方式

利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法的实施例，如图6-8所示，该利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法包括以下步骤：(1)选择零件的球体安装面，在球体安装面上以三角位置装配三个测针部件11，测针部件包括测球和测杆111，三个测球分别为第一球112、第二球113和第三球114，各测球通过测杆111装配在零件的球体安装面上，选择球体安装面时，保证在多个工位下，三个测球在位置不变的情况下均可安全检测到；测杆111为分体接续式的测杆，测杆111的相邻段之间插接连接，在本实施例中，测杆有两节，两节测杆中远离测球的一个设有用于与相应零件配合的外螺纹。测球为标准圆球，其球径φ8～φ15，球度≤0.2μm，另外，要求球体表面光洁无肉眼可视瑕疵，且具有良好的耐磨性。三个测球的球心距离球体安装面2cm之内，球心高度差不超过1mm。相邻的测 球之间的距离不小于2cm。(2)在第一工位下，在三个测球上分别采圆周及顶部至少5个点，确定三个球心位置，并记住各测球位置；(3)建立零件坐标系X：将三个测球的球心构造成一个平面，建立第一轴，再取第一球、第二球的球心构造一条直线，建立第二轴，最后把第一球定义为坐标系的原点，轴的方向和测量机的轴向对应一致；(4)在坐标系X中，将需要与下工位测量元素进行计算的元素进行检测，在本实施例中，即测量外圆φA的轴线；(5)调整零件的工位至第二工位，重复步骤2)、3)，其中应保证三个测球的测量方式、测量顺序、坐标系的编号、坐标轴的建立方式、坐标轴的矢量方向、原点位置，均完全重复第一工位，无论坐标系统在测量机中编号为几，都必须将其改为坐标系X；不管测量机轴向如何，坐标系中轴的方向都必须与第一工位一致；(6)在第二工位，测量需要与第一工位中测量元素进行计算的元素，在本实施例中，即测量内孔φB、φC的轴线。

获得上述各测量元素后，可分别计算φB、φC与φA的同轴度。测量误差分析与计算：该方法相对于正常的零件检测，只增加了3个球度带来的测量误差。3个测球的球度为0.2μm，若两球之间距离为100mm，tanα＝0.0002/100＝0.00000127，α＝0.4″，即若两测球相距100mm,在两个安装工位利用三个测球所建立的坐标系，在矢量方向会产生0.4″的误差，同时也说明三个测球安装位置越分散，测量误差也就越小。将此角度误差带入需要计算的两个元素中，比如测量同轴时，被测圆和基准圆最远两个圆心之间距离为80mm，则由球度带来的测量误差为△t＝80×tanα＝0.2μm，误差非常小。

使用该检测方法，可对尺寸超出三坐标测量行程的零件进行检测。即在第一个工位先测得一部分元素，移动零件后，在第二个工位再测量另一部分元素，两个工位下测得的元素可直接进行尺寸或者形位置公差的计算。

Claims (6)

1.利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择零件的球体安装面，在球体安装面上以三角位置装配三个测针部件，测针部件包括测球和测杆，三个测球分别为第一球、第二球和第三球，各测球通过测杆装配在零件的球体安装面上，选择球体安装面时，保证在多个工位下，三个测球在位置不变的情况下均可安全检测到；(2)在第一工位下，在三个测球上分别采圆周及顶部至少5个点，确定三个球心位置，并记住各测球位置；(3)建立零件坐标系X：将三个测球的球心构造成一个平面，建立第一轴，再取第一球、第二球的球心构造一条直线，建立第二轴，最后把第一球定义为坐标系的原点，轴的方向和测量机的轴向对应一致；(4)在坐标系X中，将需要与下工位测量元素进行计算的元素进行检测；(5)调整零件的工位至第二工位，重复步骤2)、3)，其中应保证三个测球的测量方式、测量顺序、坐标系的编号、坐标轴的建立方式、坐标轴的矢量方向、原点位置，均完全重复第一工位，无论坐标系统在测量机中编号为几，都必须将其改为坐标系X；不管测量机轴向如何，坐标系中轴的方向都必须与第一工位一致；(6)在第二工位，测量需要与第一工位中测量元素进行计算的元素。

2.根据权利要求1所述的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，所述测针部件的测杆为分体接续式的测杆，测杆的相邻段之间插接连接。

3.根据权利要求2所述的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，测杆的远离测球的一端设有用于与相应零件配合的外螺纹。

4.根据权利要求1所述的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，测球为标准圆球，其球径φ8～φ15，球度≤0.2μm。

5.根据权利要求4所述的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，三个测球的球心距离球体安装面2cm之内，球心高度差不超过1mm。

6.根据权利要求1所述的利用三坐标测量机实现多工位测量元素计算的方法，其特征在于，步骤1)中相邻的测球之间的距离不小于2cm。