CN105737732B - 一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法 - Google Patents
一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法 Download PDFInfo
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- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
Abstract
本发明公开了一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法，方法步骤如下：通过平面度误差测量仪控制采集轮廓线的长度和各采集轮廓线之间的距离；对每条采集轮廓数据等距提取评定点m，评定点数可自定；采用软件LabVIEW中的函数功能快速实现最小区域法评定；可显示实际平面、最小二乘平面和最小区域包容平面三维图。本发明的优点是：对每条采集轮廓数据等距提取，评定点数可自定，效率高、成本低，界面友好，通过可视化采样点可找到符合三角形准则的4点、操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及的是平面度误差评定方法，具体是一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法。
背景技术
最小区域法是评定结果的仲裁依据，平面度误差最小区域法的评定方法、数学模型的建立和实现是个难题，平面度误差最小区域法的评定难度较大，对有关形位误差的评定方法、评定理论等问题一直是研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法，该评定方法界面友好，可视化、易扩展、效率高、操作方便；可对采集数据进行自动保存、回放和平面度误差可视化评定。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法，其特征在于方法步骤如下：
步骤一：通过平面度误差测量仪控制采集轮廓线的长度和各采集轮廓线之间的距离；采集数据时，纵向每隔k距离由二维伺服工作台控制，在工件上等距测量n条直线轮廓数据，每条直线轮廓数据保存在一个Excel文档中，分析时，利用LabVIEW软件，每条直线等距取m个数据，构成二维数组a[m][n]；
步骤二：对每条采集轮廓数据等距提取评定点m，评定点数可自定；
步骤三：采用软件LabVIEW中的函数功能快速实现最小区域法评定；可显示实际平面、最小二乘平面和最小区域包容平面三维图；
其中所述步骤三中快速实现最小区域法评定方法为：
(1)通过数学模型求m×n个提取点形成的二维数组的最小二乘平面，假设最小二乘平面方程为：
Ax+By+Cz+D＝0 (1)
令C＝-1,参数A，B，D分别为
式子中:
从以上数据可以得到最小二乘平面方程；
(2)再求各轮廓点到最小二乘平面的距离di
距离公式：
(3)通过LabVIEW中的函数找到三个点(或三个低点)，最高点A(x1,y1，z1)、次高点B(x2,y2,z2)和第三高点C(x3,y3,z3)，以及一个最低点(或最高点)P(x4,y4,z4)，xi,yi,zi分别为各点在XY平面二维数组的行、列号及平面轮廓测量值；
(4)判断低点是否在此三个高点形成的三角形内，通过LabVIEW中的函数将m×n个点的距离由小到大排序，并可知各点所在二维数组中的行列号；
这三个高点A、B、C和一个最低点P是通过实际点到最小二乘平面的三个距离最大值和最小值寻找的，但要遵循一个原则，最小点必须位于三个最大点所在的三角形之内，即三角形准则；通过求面积判别，SABC＝SABP+SACP+SBCP，若等式成立，则表明P在三角形ABC之内，否则不在三角形ABC之内；
通过调用LabVIEW中的函数可求出SABC面积。同理，可分别求出SABP、SACP、SBCP。再判别SABC＝SABP+SACP+SBCP是否成立；
(5)若不成立，保留两个高点(最高点、次高点)，以及一个最低点，第三个高点通过可视化三维图找到符合三角形准则的点即可；
(6)求出三个高点的平面方程，再求最低点到此平面的距离即是最小区域法平面度误差。空间上的三个高点A、B、C，利用向量点乘运算，求出过三点平面的垂直向量，即：
向量AB(x2-x1,y2-y1,z2-z1),向量AC(x3-x1,y3-y1,z3-z1),两个向量作点乘运算，求出与向量AB、AC共同垂直的向量(a,b,c)。那么过此三个高点的平面方程为：
a(X-x1)+b(Y-y1)+c(Z-z1)+d＝0 (6)
再找出最低点P(x4,y4,z4),利用点到平面的距离公式：
即平面度的误差。
本发明所述的平面度误差测量仪，主要包括XY二维伺服工作台、电感式位移传感器、磁力表座、底座、电感式测微仪、数据采集卡和计算机；其特征在于：底座上端放置有XY二维伺服工作台、磁力表座、电感式测微仪、数据采集卡和计算机；XY二维伺服工作台上放置被测工件，电感式位移传感器置于被测工件上端，电感式位移传感器夹在磁力表座上，通过导线和电感式测微仪连接，电感式测微仪连接数据采集卡，数据采集卡连接计算机。
本发明的优点是：对每条采集轮廓数据等距提取，评定点数可自定，效率高、成本低，界面友好，通过可视化采样点可找到符合三角形准则的4点、操作方便。
附图说明
图1为本发明的平面度误差测量仪结构示意图。
图2为本发明的最小区域法评定测量步骤(3)符合三角形准则的四个点的示意图。
图3为本发明的平面轮廓三维图。
在图中，1.XY二维伺服工作台，2.被测工件，3.电感式位移传感器，4.磁力表座，5.底座，6.电感式测微仪，7.数据采集卡，8.计算机。
具体实施方式
本发明是这样来工作和实施的，一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法，其特征在于方法步骤如下：
步骤一：通过平面度误差测量仪控制采集轮廓线的长度和各采集轮廓线之间的距离；采集数据时，纵向每隔k距离由二维伺服工作台控制，在工件上等距测量n条直线轮廓数据，每条直线轮廓数据保存在一个Excel文档中，分析时，利用LabVIEW软件，每条直线等距取m个数据，构成二维数组a[m][n]；所述的平面度误差测量仪，二维XY伺服工作台1上放置有被测工件2，电感式位移传感器3(与电感式测微仪6相连)置于被测工件2上，电感式位移传感器3夹在磁力表座4上,电感式测微仪6连接数据采集卡7,数据采集卡7连接计算机8。
步骤二：对每条采集轮廓数据等距提取评定点m，评定点数可自定；
步骤三：采用软件LabVIEW中的函数功能快速实现最小区域法评定；可显示实际平面、最小二乘平面和最小区域包容平面三维图；
包容区域平面：上平面为高点A、B、C组成的平面，下平面通过过P点做上平面的平行平面得平面方程，通过LabVIEW可显示实际平面、最小二乘平面和最小区域包容平面三维图。
其中所述步骤三中快速实现最小区域法评定方法为：
(1)通过数学模型求m×n个提取点形成的二维数组的最小二乘平面，假设最小二乘平面方程为：
Ax+By+Cz+D＝0 (1)
令C＝-1,参数A，B，D分别为
式子中:
从以上数据可以得到最小二乘平面方程；
(2)再求各轮廓点到最小二乘平面的距离di
距离公式：
(3)通过LabVIEW中的函数找到三个点(或三个低点)，最高点A(x1,y1，z1)、次高点B(x2,y2,z2)和第三高点C(x3,y3,z3)，以及一个最低点(或最高点)P(x4,y4,z4)，xi,yi,zi分别为各点在XY平面二维数组的行、列号及平面轮廓测量值；
(4)判断低点是否在此三个高点形成的三角形内，通过LabVIEW中的函数将m×n个点的距离由小到大排序，并可知各点所在二维数组中的行列号；
这三个高点A、B、C和一个最低点P是通过实际点到最小二乘平面的三个距离最大值和最小值寻找的，但要遵循一个原则，最小点必须位于三个最大点所在的三角形之内，即三角形准则；通过求面积判别，SABC＝SABP+SACP+SBCP，若等式成立，则表明P在三角形ABC之内，否则不在三角形ABC之内；
通过调用LabVIEW中的函数可求出SABC面积；同理，可分别求出SABP、SACP、SBCP。再判别SABC＝SABP+SACP+SBCP是否成立；
(5)若不成立，保留两个高点(最高点、次高点)，以及一个最低点，第三个高点通过可视化三维图找到符合三角形准则的点即可；
(6)求出三个高点的平面方程，再求最低点到此平面的距离即是最小区域法平面度误差，空间上的三个高点A、B、C，利用向量点乘运算，求出过三点平面的垂直向量，即：
向量AB(x2-x1,y2-y1,z2-z1),向量AC(x3-x1,y3-y1,z3-z1),两个向量作点乘运算，求出与向量AB、AC共同垂直的向量(a,b,c)。那么过此三个高点的平面方程为：
a(X-x1)+b(Y-y1)+c(Z-z1)+d＝0 (6)
再找出最低点P(x4,y4,z4),利用点到平面的距离公式：
即平面度的误差。
Claims (1)
1.一种基于LabVIEW的平面度误差最小区域评定方法，其特征在于方法步骤如下：
步骤一：通过平面度误差测量仪控制采集轮廓线的长度和各采集轮廓线之间的距离；采集数据时，纵向每隔k距离由二维伺服工作台控制，在工件上等距测量n条直线轮廓数据，每条直线轮廓数据保存在一个Excel文档中，分析时，利用LabVIEW软件，每条直线等距取m个数据，构成二维数组a[m][n]；
步骤二：对每条采集轮廓数据等距提取评定点m，评定点数可自定；
步骤三：采用软件LabVIEW中的函数功能快速实现最小区域法评定；可显示实际平面、最小二乘平面和最小区域包容平面三维图；
其中所述步骤三中快速实现最小区域法评定方法为：
(1)通过数学模型求m×n个提取点形成的二维数组的最小二乘平面，假设最小二乘平面方程为：
Ax+By+Cz+D＝0 (1)
令C＝-1,参数A，B，D分别为
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(3)通过LabVIEW中的函数找到三个高点，最高点A(x1,y1，z1)、次高点B(x2,y2,z2)和第三高点C(x3,y3,z3)，以及一个最低点P(x4,y4,z4)，xi,yi,zi分别为各点在XY平面二维数组的行、列号及平面轮廓测量值；
(4)判断最低点P是否在此三个高点形成的三角形内，通过LabVIEW中的函数将m×n个点的距离由小到大排序，并可知各点所在二维数组中的行列号；
这三个高点A、B、C和一个最低点P是通过实际点到最小二乘平面的三个距离最大值和最小值寻找的，但要遵循一个原则，最低点P必须位于三个高点所在的三角形之内，即三角形准则；通过求面积判别，SABC＝SABP+SACP+SBCP，若等式成立，则表明P在三角形ABC之内，否则不在三角形ABC之内；
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通过调用LabVIEW中的函数可求出SABC面积；同理，可分别求出SABP、SACP、SBCP，再判别SABC＝SABP+SACP+SBCP是否成立；
(5)若不成立，保留最高点及次高点两个高点，以及一个最低点，第三个高点通过可视化三维图找到符合三角形准则的点即可；
(6)求出三个高点的平面方程，再求最低点到此平面的距离即是最小区域法平面度误差，空间上的三个高点A、B、C，利用向量点乘运算，求出过三点平面的垂直向量，即：
向量AB(x2-x1,y2-y1,z2-z1),向量AC(x3-x1,y3-y1,z3-z1),两个向量作点乘运算，求出与向量AB、AC共同垂直的向量(a,b,c)，那么过此三个高点的平面方程为：
a(X-x1)+b(Y-y1)+c(Z-z1)+d＝0 (6)
再找出最低点P(x4,y4,z4),利用点到平面的距离公式：
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| CN108645369A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-12 | 大连大学 | 相对基准要素轴线的平行度基准方向判断方法 |
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2016
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Non-Patent Citations (2)
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Cited By (1)
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| CN108645369A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-12 | 大连大学 | 相对基准要素轴线的平行度基准方向判断方法 |
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