CN108253912B - 一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，包括如下步骤，S1、基准测针采样：将一个标准球固定安装于工作台上，然后选择其中一个枚测针作为基准测针对其进行采样，得到一组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值；S2、设定检验基准值：将置零后的坐标值以及采样得到的直径、形状误差的检测值作为检验基准值；S3、其它测针采样：使用其它测针对所述标准球进行采样得到多组检测值；S4、判断各测针相互关系：将步骤S3中的检测值依次分别与步骤S2中的检验基准值进行比对，判断三坐标测量机各测针相互关系。本发明能快速、有效地检验三坐标测量机各测针相互关系，提高测量效率。

Description

一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法

技术领域

本发明涉及三坐标测量技术领域，更具体地说，它涉及一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法。

背景技术

三坐标测量机是一种能在X、Y、Z三个方向移动的测量机器，主要以接触或非接触方式进行测量，三坐标测量机的功能包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等测量。三坐标测量机的测针是其实现检测工作的最重要的部件之一，在检测过程中,仅用一枚固定位置的测针通常无法完成较复杂的检测工作,在进行复杂的检测工作时，可以将多枚测针组合为一组使用，分两种情况进行检测：(1)采用固定测头系统，如图2所示的测针角度固定的测头系统，将一号测针3、二号测针4和三号测针5固定于固定测头座1上组合使用，该组测针也可以和如图7、8、9所示的几组测针一起组合检测，(2)采用旋转测头系统，将测针变换位置成为一组测针使用，如图4所示的测针角度可旋转的测头系统，四号测针7通过传感器固定于旋转测头座6上使用，旋转座6可以沿A方向旋转和沿B方向旋转，当然通过改变硬件参数如触头直径或测杆长度也可成为另一测针组合，也可以几组测针组合使用,这就要求各组的各测针相互关系是确定的，即各测针对同一基准点的测量偏差必须在容许误差范围内。各测针必须经过固定位置的标准球2校对赋值后才能使用,各测针相互关系在校对赋值后就确定了。

在测量过程中会存在测针碰撞、三坐标测量机机构变形，|溯源排查(需排除测针误差或是工件加工误差引起的检测结果误差)等情况，发生这些情况时，传统的做法只能重新校对各测针,再重做一轮检测工作，这样会浪费大量检测时间，因此急需一种无需重新校对各测针就能快速、有效地进行检验各测针相互关系的方法，以提高检测效率和保证测量精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种无需重新校对各测针即可快速、有效地检验三坐标测量机各测针相互关系的方法。

本发明的技术方案是这样的：一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，该方法包括如下步骤，

S1、基准测针采样：将一个标准球固定安装于工作台上，然后选择其中一个枚测针作为基准测针对其进行采样，得到一组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值；

S2、设定检验基准值：利用机器软件将步骤S1中检测到的标准球坐标值设置为坐标系原点，即坐标值全部置零，并同时将置零后的坐标值以及采样得到的直径、形状误差的检测值作为检验基准值；

S3、其它测针采样：继续使用其它测针对所述标准球进行采样，依次得到对应测针的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值；

S4、判断各测针相互关系：将步骤S3中的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差的检测值依次分别与步骤S2中的检验基准值的X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差进行比对，判断三坐标测量机各测针相互关系，当各组测针坐标值大于预设定的坐标公差或直径的偏差大于预设定的直径公差或形状误差大于预设定的形状公差，则该组测针检测值超标。

作为进一步地改进，在步骤S1中选择的测针为已知同一批次条件下校对过且未发生过碰撞或拆卸过的测针。

进一步地，在步骤S4中，分别将步骤S2中的检验基准值和步骤S3中的多组检测值以及球坐标公差、直径公差和形状公差输入EXCEL逻辑表格中，利用EXCEL逻辑公式自动判断各测针相互关系。

进一步地，在步骤S4中，在对应超标测针的EXCEL表格行后方显示警示标记。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1、本发明能在任意时间检验三坐标测量机各测针相互关系，当测量过程中发生测针碰撞、三坐标测量机机构变形、溯源排查的需要等情况时，本发明能快速、有效地检验三坐标测量机各测针相互关系，有利于排查检测工作中的出错环节和决定是否采用已检测的数据，使检测结果更可靠，避免重新校对各测针和重做一轮检测工作，提高检测效率；

2、利用EXCEL逻辑公式自动判断各测针相互关系并在对应超标测针的EXCEL表格行后显示警示标记，方便直观。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明应用于固定测头系统时步骤S1采样的示意图；

图3为本发明应用于固定测头系统时步骤S3采样的示意图；

图4为旋转测头系统的示意图；

图5为本发明应用于旋转测头系统时步骤S1采样的示意图；

图6为本发明应用于旋转测头系统时步骤S3采样的示意图；

图7为本发明应用于固定测头系统时第一组测针步骤S1采样的示意图；

图8为本发明应用于固定测头系统时第二组测针步骤S3采样的示意图；

图9为本发明应用于固定测头系统时第三组测针步骤S3采样的示意图；

图10为本发明应用于旋转测头系统时第一组测针步骤S1采样的示意图；

图11为本发明应用于旋转测头系统时第二组测针步骤S3采样的示意图；

图12为本发明应用于旋转测头系统时第三组测针步骤S3采样的示意图。

其中：1-固定测头座、2-标准球、3-一号测针、4-二号测针、5-三号测针、6-旋转测头座、7-四号测针、8-五号测针、9-宝石触头、10-测杆、11-加长杆、12-传感器、101-六号测针、102-七号测针、201-八号测针、202-九号测针、203-十号测针、301-十一号测针、302-十二号测针、303-十三号测针、401-十四号测针、402-十五号测针、501-十六号测针、502-十七号测针、503-十八号测针、601-十九号测针、602-二十号测针、A-第一旋转角度、B-第二旋转角度。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-6，一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，该方法包括如下步骤，

S1、基准测针采样：将一个标准球固定安装于工作台上，然后选择其中一个枚测针作为基准测针对其进行采样，得到一组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值，采样是通过测针对标准球进行测量并输出测量结果；

S2、设定检验基准值：利用机器软件将步骤S1中检测到的标准球坐标值设置为坐标系原点，即坐标值全部置零，并同时将置零后的坐标值以及采样得到的直径、形状误差的检测值作为检验基准值，将坐标值全部置零有利于目视直观化，使之后的检测数据清晰明了，即坐标值可直接为对基准值的偏差值；

S3、其它测针采样：继续使用其它测针对所述标准球进行采样，依次得到对应测针的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值，如图2、4所示，其它测针也等同于改变了测针的宝石触头(9)、测杆(10)、加长杆(11)、传感器(12)、第一旋转角度(A)和第二旋转角度(B)中任一因素的测针；

S4、判断各测针相互关系：将步骤S3中的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差的检测值依次分别与步骤S2中的检验基准值的X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差进行比对，判断三坐标测量机各测针相互关系，当各组测针坐标值大于预设定的坐标公差或直径的偏差大于预设定的直径公差或形状误差大于预设定的形状公差，则该组测针检测值超标，表明该测针与基准测针关系不好，该检测值超标的测针可能发生过碰撞或被拆卸过或由三坐标测量机机构变形引起的。

在本实施例中，将标准球固定在测量机工作台上的预定位置后，标准球在整个检测过程中不能移动，在步骤S1中，对标准球先进行粗测量再进行精测量以提高测量精度，当需要检验的测针为一组测针时，只需检验该组测针中的任意一枚即可检验该组测针与基准测针的相互关系，前提是该组测针是同一批次条件下校对过且未发生碰撞或拆卸过，且其精度依赖于机器测头的定位精度(旋转测头系统)和刚性(固定测头系统)，否则在一组测针中未知是否碰撞或被拆卸时则每枚测针都需要检验；用不同的测针对同一标准球进行采样,结果的一致性越高即代表各测针相互关系越好，本发明能在任意时间检验三坐标测量机各测针相互关系，当测量过程中发生测针碰撞、三坐标测量机机构变形、溯源排查等情况时，本发明能快速、有效地检验三坐标测量机各测针相互关系，有利于排查检测工作中的出错环节和决定是否采用已检测的数据，使检测结果更可靠，避免重新校对各测针和重做一轮检测工作，提高检测效率。

在步骤S1中选择的测针为已知同一批次条件下校对过且未发生过碰撞或拆卸过的测针，机器可以在数据库中查出测针的校对信息，包括校对时间和校对批次，测针碰撞与测针正常使用过程中的接触不同，测针碰撞类似于机床加工中的撞刀，因为在使用过程已知发生过碰撞或拆卸的测针本身已经存在误差，不满足作为基准测针，选择的测针为同一测头系统下其中一个位置的测针，在固定测头系统中如图2中的一号测针3或图7中的六号测针101或如图8中的八号测针201测针，在旋转测头系统中如图5中的竖直位置的四号测针7或如图6中的水平位置的五号测针8或图10中的十四号测针401，校对是用标准球对某测针输入赋值，类似于机床上的对刀，保证采样得到的检测值的有效性。

参阅表1，在步骤S4中，分别将步骤S2中的检验基准值和步骤S3中的多组检测值以及球坐标公差、直径公差和形状公差输入EXCEL逻辑表格中，利用EXCEL逻辑公式自动判断各测针相互关系，并在对应超标测针的EXCEL表格行后方显示警示标记，方便直观，在本实施例中，检验基准值输入EXCEL逻辑表格中的第一行，步骤S3中的多组检测值依次输入EXCEL逻辑表格中的下一行，球直径的数据比对第一行的数据得到直径之间的偏差后与直径公差进行比较，球坐标值和形状误差可直接与球坐标公差、形状公差比较，即可得到超标测针，因为坐标基准已置零,可直接比对，形状误差也可以统一与0值比对。

表1为使用EXCEL数据表显示各测针相互关系，其中，后面显示星号的为超标测针。

表1

如图2-3所示，当多枚测针组合使用时，有一号测针3、二号测针4和三号测针5，其中，二号测针4为需要检验的测针，选择一号测针3作为基准测针，使用一号测针3对标准球2进行采样得到一组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将置零后的X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值作为检验基准值，使用二号测针4对标准球2进行采样得到一组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将二号测针4的检测值与检验基准值进行比对，即可判断二号测针4与一号测针3的相互关系。

如图7-9所示，当多组固定角度测头系统的测针组合使用时，有第一组测针、第二组测针、第三组测针，其中，第一组测针包括六号测针101、七号测针102，第二组测针包括八号测针201、九号测针202、十号测针203，第三组测针包括十一号测针301、十二号测针302、十三号测针303，第一组测针、第二组测针、第三组测针分别为已知是同一批次条件下校对且未发生过碰撞或拆卸的测针，可选择六号测针101作为基准测针，分别在第二组测针和第三组测针中任意选用一枚测针，如八号测针201和十一号测针301作为需要检验的测针，使用六号测针101对标准球2进行采样得到一组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将置零后的X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值作为检验基准值，依次使用八号测针201和十一号测针301对标准球2进行采样得到两组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将两组检测值与检验基准值进行比对，即可判断出第二组测针、第三组测针与第一组测针的相互关系是否符合预设定精度，当某一组测针超标后，该组的测针全部需要重新校对。

当六号测针101分别与八号测针201、十一号测针301之间的相互关系未超标时，如果未知第一组测针、第二组测针、第三组测针是否发生过碰撞或拆卸过，除作为基准测针的六号测针101和已检验过的八号测针201、十一号测针301外必须每枚测针都依次对标准球2进行采样，所得检测值依次与基准值比对才能完全判定第一组测针、第二组测针、第三组测针的相互关系。

如图10-12所示，当多组可旋转的测头系统测针组合使用时，有第四组测针、第五组测针、第六组测针，其中，第四组测针包括十四号测针401、十五号测针402，第五组测针包括十六号测针501、十七号测针502、十八号测针503，第六组测针包括十九号测针601、二十号测针602，第四组测针、第五组测针、第六组测针分别为已知是同一批次条件下校对且未发生过碰撞或拆卸的测针，可选择十四号测针401作为基准测针，分别在第五组测针和第六组测针中任意选用一枚测针，如十六号测针501和十九号测针601作为需要检验的测针，使用十四号测针401对标准球2进行采样得到一组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将置零后的X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值作为检验基准值，依次使用十六号测针501和十九号测针601对标准球2进行采样得到两组标准球2的X/Y/Z三轴的坐标值、直径和形状误差的检测值，将两组检测值与检验基准值进行比对，即可判断出第五组测针、第六组测针与第四组测针的相互关系是否符合预设定精度。

当十四号测针401分别与十六号测针501、十九号测针601之间的相互关系未超标时，如果未知第四组测针、第五组测针、第六组测针是否发生过碰撞或拆卸过，除作为基准测针的十四号测针401和已检验过的十六号测针501、十九号测针601外必须每枚测针都依次对标准球2进行采样，所得检测值依次与基准值比对才能完全判定第四组测针、第五组测针、第六组测针的相互关系。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (3)

1.一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，

S1、基准测针采样：将一个标准球固定安装于工作台上，然后选择其中一个枚测针作为基准测针对其进行采样，得到一组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值；

S2、设定检验基准值：利用机器软件将步骤S1中检测到的标准球坐标值设置为坐标系原点，即坐标值全部置零，并同时将置零后的坐标值以及采样得到的直径、形状误差的检测值作为检验基准值；

S3、其它测针采样：继续使用其它测针对所述标准球进行采样，依次得到对应测针的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及直径、形状误差的检测值；

S4、判断各测针相互关系：将步骤S3中的多组X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差的检测值依次分别与步骤S2中的检验基准值的X/Y/Z三轴的坐标值以及对应的直径、形状误差进行比对，判断三坐标测量机各测针相互关系，当各组测针坐标值大于预设定的坐标公差或直径的偏差大于预设定的直径公差或形状误差大于预设定的形状公差，则该组测针检测值超标；

当需要检验的测针为一组测针时，只需检验该组测针中的任意一枚即可检验该组测针与基准测针的相互关系；

在步骤S1中选择的测针为已知同一批次条件下校对过且未发生过碰撞或拆卸过的测针。

2.根据权利要求1所述的一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，其特征在于：在步骤S4中，分别将步骤S2中的检验基准值和步骤S3中的多组检测值以及球坐标公差、直径公差和形状公差输入EXCEL逻辑表格中，利用EXCEL逻辑公式自动判断各测针相互关系。

3.根据权利要求2所述的一种检验三坐标测量机各测针相互关系的方法，其特征在于：在步骤S4中，在对应超标测针的EXCEL表格行后方显示警示标记。

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