CN111473754A - 一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，所述方法通过调整基准，并将在三坐标测量机的测量空间范围内建立的基本坐标系，平移至零件所在的机构整体坐标系内，再通过三坐标测量机分别找出零件在测量空间范围内的测量点具体位置，并在测量点具体对应安装测量支撑，并进一步通过三坐标测量机测量末端的测量球头调整测量支撑，最终实现自动找正测量支撑对零件的测量支撑点位置。本发明所述方法能够实现零件支撑点位置的快速找正，提高检测结果准确度及检测效率。

Description

一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法

技术领域

本发明属于大型不规则薄壁零件检测技术领域，具体涉及一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法。

背景技术

在汽车零部件的检测过程中，针对大型的不规则薄壁零件，如车身顶盖钣金零件，由于该类零件本身刚度比较低，在多品种小批量的生产模式下，通过采用常规的检具测量，存在柔性差，检测成本高的问题。

随着测量技术的发展，三坐标测量机应运而生。三坐标测量机，英文：CoordinateMeasuring Machine，缩写CMM，它是指在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统返回的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的测量装置。三坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间范围内，精确地测出被测零件表面的点在空间XYZ三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。由于测量结果精度高，且重复性好，三坐标测量机已成广泛应用于测量物体几何尺寸、形状和位置数据。

故，在现有技术中，多采用三坐标测量机来实现对大型薄壁曲面零件进行测量。

在使用三坐标测量机来实现对大型薄壁曲面零件进行测量的过程依次主要包括：零件的测量定位-坐标系建立-测量分析。其中，由于大型薄壁曲面零件的刚度较低，在首先零件的测量定位环节，定位是否准确、合理且可靠，将直接影响测量结果的准确性。

而在零件的测量定位环节中，需要设置大量的测量支撑点来对刚度较低的大型薄壁曲面零件进行支撑，而支撑点位是否准确将直接影响零件的测量定位。

在现有的寻找支撑点位的过程中，一般采用高度可调的圆锥顶尖作为支撑点，首先根据技术要求分析计算各个支撑点在Z方向上的差值，按照该差值调整圆锥顶尖的高度，然后，将圆锥顶尖通过目视判断的方法摆放在三坐标测量机测量空间范围内的测量底板上，再进一步地手动测量各个支撑圆锥，以得到圆锥顶尖相应的X、Y方向的位置数据，然后再根据该位置数据调整圆锥顶尖的高度，然后，重复上述测量、调整的步骤，直至将圆锥顶尖调整到正确的支撑点位置上。此外，也可以先调整圆锥顶尖在X、Y方向上的位置，然后根据测量数据再调整Z方向的位置。

由于大型薄壁曲面零件的支撑点较多，基本都在十余个以上，采用上述现有技术手动安装并且目测调整的方式获得支撑点位置的过程，对于测量人员的操作技能要求较高，工作量较大，造成测量效率较低，且很难准确地找正相应的支撑点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，以实现零件支撑点位置的快速找正，提高检测结果准确度及检测效率。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述方法通过调整基准，并将在三坐标测量机的测量空间范围内建立的基本坐标系，平移至零件所在的机构整体坐标系内，再通过三坐标测量机分别找出零件在测量空间范围内的测量点具体位置，并在测量点具体对应安装测量支撑，并进一步通过三坐标测量机测量末端的测量球头调整测量支撑，最终实现自动找正测量支撑对零件的测量支撑点位置。

进一步地，所述方法具体步骤如下：

S1：调整测量基准：选取零件上两个定位圆孔，确定与所述两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致的斜面为定位斜面，确定在定位斜面上与零件对应的定位圆孔孔径一致的孔为定位销孔；

S2：建立基本坐标系：在三坐标测量机的测量空间范围内XY轴所在平面设置尺寸与零件相匹配，且带有定位孔阵列的测量底板，以测量底板的顶面作为第一轴向约束；将测量底板长度方向两端定位圆孔之间连线的法向作为第二轴向约束；调整所述定位斜面与测量底板之间的夹角至符合理论数值，并以调整后的定位斜面上的定位销孔的圆心作为原点，建立基本坐标系；

S3：将基本坐标系平移至零件所在的机构整体坐标系内；

S4：在反向找正的支撑点位置安装测量支撑：三坐标测量机根据内存的零件测量基准点在机构整体坐标系中的坐标数据信息，在测量底板上方依次反向寻找确定测量支撑点位置，并在确定的测量支撑点位置安装测量支撑；

S5：调整测量支撑：依次调整测量支撑的顶尖高度，使测量支撑的顶尖与对应的三坐标测量机测量末端的测量球头对齐，此时测量支撑的顶尖位置即为零件三坐标测量支撑点。

进一步地，所述步骤S1中，定位斜面与定位销孔是通过斜面定位支撑装置实现的；

所述斜面定位支撑装置由底座、铰接架和支撑板组成；

所述底座上开有安装孔，用于与测量底板安装连接；

所述铰接架安装在底座上，支撑板安装在铰接架上，支撑板上表面即为定位斜面，支撑板上表面开设的与零件上相对应的定位圆孔的直径一致的孔即为定位销孔；

所述铰接架沿中间铰接点旋转并保持角度，进而控制支撑板上的定位斜面的倾斜角度与零件的两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致。

进一步地，所述步骤S4和步骤S5中，测量支撑采用顶尖测量支撑装置；

所述顶尖测量支撑装置由支撑柱、顶尖调节座和圆锥顶尖组成；

所述支撑柱的底部开有连接孔，用于与测量底板安装连接；

所述顶尖调节座固定在所述支撑柱上表面，所述顶尖调节座通过螺纹连接实现高度调节，所述圆锥顶尖固定在顶尖调节座的顶部，通过手动旋拧顶尖调节座，控制顶尖调节座的高度，进而调节圆锥顶尖的尖端高度。

进一步地，在所述步骤S3将基本坐标系平移至零件所在的机构整体坐标系内的过程中，如果在零件及其所在的机构整体数模中，零件上表面的各定位测量点的坐标所在表面与零件下表面的各定位支撑点所在表面因零件存在材料厚度而不一致时，需要在建立所述基本坐标系时，消除材料厚度的差值。

进一步地，在所述步骤S5中，通过观察安装在三坐标测量机上的传感器指示灯判断顶尖与测量球头的对齐情况，其中：

当传感器指示灯为橘色时，表示顶尖与测量球头为轻微接触，此时为顶尖的最佳位置；

当传感器指示灯为红色时，表示顶尖与测量球头为过渡接触或者发生碰撞，此时需要降低顶尖的高度；

当传感器指示灯为绿色时，表示顶尖与测量球头未接触，此时需要升高圆锥顶尖的高度。

进一步地，在所述步骤S5中，需要先对测量支撑的顶尖位置在Z向上进行补偿，然后再将顶尖与测量球头对齐；

所述补偿包括：零件的板厚尺寸，以及测量球头的圆心与零件上表面之间的距离。

进一步地，所述方法还包括测量优化，具体过程如下：

将零件放置在若干已调整完毕的测量支撑上，通过支撑斜面支撑零件，并通过定位销穿过零件定位孔及定位销孔实现对零件定位支撑；

在整车坐标系下，通过三坐标测量机对零件进行自动测量并建立零件坐标系，选用最佳拟合坐标系，并对最佳拟合坐标系进行迭代，最后，在此基础上对零件进行测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明所述大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，通过在三坐标测量机的测量空间范围内建立基本坐标系，并将该基本坐标系移至零件所在的产品坐标系内，通过产品模型数据信息和三坐标测量机内置数据信息，通过三坐标测量机反向找正支撑点位置，再将支撑点准确安装在相应的支撑点位置上，最后通过微调支撑点高度，即可最终确定大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点，所述支撑点定位快速准确，有效提高检测结果准确度及检测效率。

附图说明

图1为本发明所述大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法的过程框图；

图2为本发明具体实施方式中所述大型薄壁曲面零件的示意图；

图3为本发明所述方法中，采用的斜面定位支撑装置结构示意图；

图4为本发明所述方法中，采用的顶尖测量支撑装置结构示意图；

图5为本发明所述方法中，通过三坐标测量机的测球调整顶尖测量支撑装置的圆锥顶尖高度的示意图；

图6为本发明所述方法中，对顶尖测量支撑装置在高度方向进行补偿的原理示意图。

图中：

1-斜面定位支撑装置， 2-顶尖测量支撑装置， 3-车身顶盖，

4-三坐标测量机；

101-底座， 102-铰接架， 103-支撑板，

104-定位斜面， 105-定位销孔；

201-支撑柱， 202-顶尖调节座， 203-圆锥顶尖；

401-测量臂， 402-测量连接体， 403-测量针，

404-测量球头， 405-传感器指示灯。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明公开了一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，在本具体实施方式中，如图2所示，以汽车的车身顶盖3为例，对本发明所述的大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法的具体过程进行阐述。车身顶盖3为典型的大型薄壁曲面零件，其平面大小尺寸约为2400mm×1200mm，其壁厚为0.7mm。作为大型不规则曲面钣金件，车身顶盖3的刚性较低，在进行三坐标测量时需要17个测量支撑点，本发明所述实现的就是快速且准确地找出所述17个测量支撑点的位置，提高车身顶盖3检测结果的准确度及检测效率。

本发明所述方法所采用的的三坐标测量机为蔡司三坐标测量机。

本发明所述大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法是：通过调整基准，在三坐标测量机的测量空间范围内建立基本坐标系以后，将基本坐标系平移至车身顶盖3所在的整车坐标系内，再通过三坐标测量机分别找出车身顶盖在测量空间范围内的测量点X Y向具体位置，并对应安装测量支撑，并进一步通过三坐标测量机测量末端的测量球头调整测量支撑的Z向高度，最终实现准确找正测量支撑对车身顶盖3的支撑点位置。

如图1所示，本发明所述大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法的具体步骤过程如下：

S1：调整测量基准；

对于如车身顶盖3一样的大型不规则薄壁零件，其测量基准面很可能并不是一个理想平面，故，首先需要对测量基准进行相应的调整。

首先，根据车身顶盖3的具体结构及其GD&T(即形状位置公差)检测基准书的具体要求，选取车身顶盖3上的两个定位圆孔，然后，确定所述两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度，以及所述两个定位圆孔之间的距离，最后，根据上述技术参数确定斜面定位支撑的定位斜面和定位销孔，所述定位斜面和定位销孔即为调整后的测量基准。

所述车身顶盖3上的两个定位圆孔分别匹配一个斜面定位支撑；所述斜面定位支撑中，定位斜面的角度与车身顶盖3两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致，定位销孔与定位斜面共面，且定位销孔的直径与车身顶盖3上相对应的定位圆孔的直径一致。

所述斜面定位支撑通过斜面定位支撑装置1实现，所述斜面定位支撑装置1可通过现有的零件材料进行组装而成，或者重新设计加工制造而成，只要其包含所述斜面定位支撑的定位斜面和定位销孔两个结构元素即可。

如图2所示，本具体实施方式中，斜面定位支撑装置1包括：底座101、铰接架102和支撑板103；其中，所述铰接架102的底部固定在底座101上表面，且底座101上开有连接孔，所述铰接架102的顶部与支撑板103固定连接，铰接架102的中间设有铰接点，使得安装在铰接架102顶部的支撑板103相对于该铰接点前后转动至合适位置后能够悬停固定，支撑板103的上表面为平面，在支撑板103前后转动的过程中，支撑板103的上表面形成具有一定倾斜角度的定位斜面104，所述定位斜面104的倾斜角度与车身顶盖3两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致；在所述定位斜面104上开有定位销孔105，所述定位销孔105的直径与车身顶盖3上相对应的定位圆孔的直径一致。

在车身顶盖3的实际测量过程中，需要两组斜面定位支撑装置1分别与车身顶盖3上的两个定位圆孔相匹配，通过所述支撑板103顶部的定位斜面104与车身顶盖3的定位圆孔所在的底面相匹配贴合，实现对车身顶盖3的支撑，并将定位斜面104上的定位销孔105对准车身顶盖3对应的定位圆孔，在通过定位销穿过车身顶盖3的定位圆孔和支撑板103的定位销孔105，进而实现对车身顶盖3的定位。所述斜面定位支撑装置1顶部的定位斜面104的倾斜度可调，通过两组斜面定位支撑装置1即可实现对车身顶盖3进行具备调整功能的组合测量支撑。

S2：建立基本坐标系；

在三坐标测量机的测量空间范围内，在三坐标测量机的X轴与Y轴所在平面上设置一个测量底板，所述测量底板的长度和宽度尺寸与车身顶盖3的长度即宽度尺寸一致，所述测量底板的上表面为平面，且测量底板的上表面呈阵列式地分布有底板定位圆孔；

测量底板置于三坐标测量机的测量空间范围内，测量底板的上表面平行于三坐标测量机的X轴与Y轴所在平面，测量底板的上表面的法向为0,0,1；将所述测量底板的上表面作为Z向约束，即第一轴向约束；

在测量底板的上表面，与零件长度方向相对应的方向上，选择两端处的两个底板定位圆孔，所述两个底板定位圆孔之间连接直线的法向平行于三坐标测量机较长的一个轴，进而将所述两个底板定位圆孔之间连接直线的法向作为第二轴向约束；

GD&T(即形状位置公差)检测基准书中给定车身顶盖3的RPS定位点系统，所述RPS定位点系统用来确定车身顶盖3的支撑位置，并明确建系基准元素，以建立坐标系；

测量RPS定位点系统给定的理论原点位置一侧的支撑斜面，所述支撑斜面为前述步骤S1中，所述两组斜面定位支撑中的一组斜面定位支撑上的定位斜面，检测所述支撑斜面与测量底板上表面之间的空间夹角角度是否符合GD&T检测基准书中给定的理论数值，如不符合，则通过调整前述步骤S1中的斜面定位支撑装置1的角度，直至所述支撑斜面与测量底板上表面之间的空间夹角角度是否符合GD&T检测基准书中给定的理论数值，并测量此时所述支撑斜面上的定位圆孔并将该定位圆孔的圆心作为原点；

根据上述过程获得的建系参数，利用现有技术中的面线点3-2-1原则建立基本坐标系。

上述支撑斜面上的定位圆孔的圆心亦为车身顶盖3在三坐标测量机的测量空间范围内，即将所述车身顶盖3安装在测量底板上的定位圆心。

S3：将基本坐标系平移至整车坐标系；

上述步骤S2中，所建立的基本坐标系的原点坐标为0,0,0；而此时存储在三坐标测量机内的待测量的零件车身顶盖3的所有基准点及测量点的坐标，均为车身顶盖3所在车辆的整车坐标系下的XYZ坐标值，由于分别处于两个不同的坐标系，故此时，无法通过三坐标测量机自动寻找RPS定位基准点；

按照整车及零件设计之初所建立的数模，该数模由设计师提供，是整车中的一部分模型，以及GD&T检测基准书中的要求，通过三坐标测量机内置的测量软件读取步骤S2中，所述支撑斜面所对应的定位斜面上的定位圆孔的圆心在整车坐标系下的XYZ坐标值，并通过测量软件，按照零件车身顶盖3定位圆心在整车坐标系的XYZ坐标值，将车身顶盖3安装在测量底板上的定位圆心在基本坐标系中原点位置的坐标平移至整车坐标系原点位置，进而将基本坐标系平移至整车坐标系。

此外，如果数模中，车身顶盖3上表面的各定位测量点的坐标所在表面与车身顶盖3下表面的各定位支撑点所在表面因车身顶盖3存在材料厚度而不一致时，需要在建立所述基本坐标系时，消除这个材料厚度的差值。

根据上述步骤S2，所述车身顶盖3安装在测量底板上的定位圆心根据两组斜面定位支撑中的一组斜面定位支撑确定，根据本步骤S3，将所述定位圆心平移至整车坐标系以后，根据数模确定的前述步骤1中车身顶盖3的两个定位圆孔的位置关系，调整另一组斜面定位支撑的定位斜面的倾斜角度和定位销孔的位置，以使车身顶盖3平稳准确地定位支撑在两组斜面定位支撑上。

S4：在反向找正的支撑点位置安装测量支撑；

S4.1反向找正支撑点位置：

根据步骤S3，将基本坐标系平移至整车坐标系后，按照GD&T检测基准书上要求的理论RPS测量基准点XYZ坐标值，通过三坐标测量机内置的车身顶盖3的测量基准点在整车坐标系中的坐标数据信息，三坐标测量机通过其测量臂带动测量末端的测量球头，依次在其测量空间范围内的测量底板上方，准确且快速地反向定位17个测量支撑点在测量底板上的位置；

本步骤为本发明所述方法的关键步骤，在现有技术中，需要先找准零件的测量支撑点并安装支撑装置，然后将待测零件定位安装在各支撑装置上，最后再通过三坐标测量机内置的零件测量点坐标信息对零件测量点的位置进行测量，进而检测零件的实际形状及位置数据是否符合质检要求，而办发明所述方法的创新之处就在于，预先在找准零件的测量支撑点步骤时，就利用三坐标测量机内置的零件测量点坐标信息来反向自动寻找零件的测量支撑点位置，即反向找正支撑点位置，实现对零件测量支撑点位置的快速、准确地自动找正。

S4.2在反向找正的支撑点位置安装测量支撑；

所述测量支撑通过顶尖测量支撑装置2实现，与前述斜面定位支撑装置1相类似地，所述顶尖测量支撑装置2可通过现有的零件材料进行组装而成，或者重新设计加工制造而成，只要其包含圆锥顶尖以及所述圆锥顶尖可实现高度调节两个结构元素即可。

如图4所示，本具体实施方式中，顶尖测量支撑装置2包括：支撑柱201、顶尖调节座202和圆锥顶尖203；其中，所述支撑柱201的底部开有连接孔，所述顶尖调节座202的底部固定安装在所述支撑柱201的顶部，所述顶尖调节座202通过螺纹连接实现高度调节，所述圆锥顶尖203固定在顶尖调节座202的顶部，通过手动旋拧顶尖调节座202，控制顶尖调节座202的高度，进而调节圆锥顶尖203的尖端高度。

根据三坐标测量机反向定位的车身顶盖3上的17个测量支撑点所在具体位置，能够确定顶尖测量支撑装置2在三坐标测量机的测量空间范围内的XY向坐标值，并基本确定顶尖测量支撑装置2的Z向高度；

当三坐标测量机通过测量臂将测量球头置于所述测量底板的正上方，在测量球头位置对应的测量底板上安装顶尖测量支撑装置2，安装顶尖测量支撑装置2时，保证顶尖测量支撑装置2的圆锥顶尖203垂直于测量底板上表面，且圆锥顶尖203的轴向与测量球头共线；

按照上述方法依次将17组顶尖测量支撑装置2对应安装在三坐标测量机反向定位的17个测量支撑点位置处。

S5：调整测量支撑；

根据上述步骤S4，可实现测量支撑的顶尖测量支撑装置2的XY向坐标位置定位准确，但顶尖测量支撑装置2的Z向高度不够精确，通过本步骤实现对测量支撑的精确调整；

如图5所示，按照GD&T检测基准书上要求的理论RPS测量基准点XYZ坐标值，三坐标测量机4控制其测量臂401，通过测量连接体402将测量针403自动移动至某一具体测量点位置，在上述步骤S4中，该测量点位置对应安装有一个顶尖测量支撑装置2，此时，通过调节顶尖调节座202带动圆锥顶尖203沿Z向上下移动，使圆锥顶尖203与测量针403末端的测量球头404对齐，完成顶尖测量支撑装置2的精确调整。

在上述调整圆锥顶尖203高度，以使圆锥顶尖203与测量球头404对齐的过程中，可注意观察测量臂401下方的传感器指示灯405，当传感器指示灯405由绿色变为橘色时表示圆锥顶尖203与测量球头404为轻微接触，此时为圆锥顶尖203调整最佳位置；此外，当传感器指示灯405为红色时表示圆锥顶尖203与测量球头404为过渡接触或者发生碰撞，此时需要降低圆锥顶尖203的高度；当传感器指示灯405为绿色时表示圆锥顶尖203与测量球头404未接触，此时需要升高圆锥顶尖203的高度。依次调整17个测量支撑点位置的圆锥顶尖203高度，使各测量支撑点位置的圆锥顶尖203与对应的测量球头404接触，且传感器指示灯405指示灯均为橘色，即完成17个测量支撑的精确调整。

在调整顶尖测量支撑装置2之前，当车身顶盖3零件RPS的Z向定位点所在表面与被支撑表面不一致，需要根据车身顶盖3的零件厚度及三坐标测量机的测量球头的直径来计算出Z向偏差值，并对顶尖测量支撑装置2的Z向进行补偿，然后再通过与测量球头404对齐来调整确定各顶尖测量支撑装置2的Z向高度。

对顶尖测量支撑装置2的Z向进行补偿的过程如下：

首先，调整顶尖测量支撑装置2的高度时，需要考虑车身顶盖3零件的厚度，当车身顶盖3的测量支撑调整完毕，需要进行后续零检测测量时，需要先在顶尖测量支撑装置2的Z向补偿一个零件对应位置处厚度的量，以使测量支撑装置圆锥顶尖与测球之间刚好留有一个薄壁零件对应位置厚度的间隙；

然后，如图6所示，需要考虑到，当基本坐标系平移至整车坐标系以后，三坐标测量机根据内部预存的测量基准点在整车坐标系中的坐标数据信息，控制测量球头404移动至指定位置时，三坐标测量机中预存的XYZ坐标数据为测量球头404的球心对应的位置坐标，而并不是圆锥顶尖203所支撑的车身顶盖3零件下面表位置。由于圆锥顶尖203与测量球头404对齐时，圆锥顶尖203刚好位于测量球头404径向最低处，而此时，测量球头404的圆心与车身顶盖3的上表面之间还相差一定距离L，其中，L＝∣D-H∣，D为测量球头404的直径，H为车身顶盖3的板厚；即测量球头404的圆心与车身顶盖3的上表面之间的距离为测量球头404的直径与车身顶盖3的板厚之差的绝对值。

在顶尖测量支撑装置2的Z向补偿一个零件对应位置处厚度的量的基础上在补偿一个距离L，即可获得顶尖测量支撑装置2的圆锥顶尖203在Z向上的准确高度。

S6：测量优化；

根据前述步骤S1至步骤S7，将两个斜面定位支撑装置和17个顶尖测量支撑装置均安装在三坐标测量机测量空间范围内的测量底板上的对应位置处，并调整完毕后，将车身顶盖零件运输并放置在斜面定位支撑装置与顶尖测量支撑装置上，在车身顶盖的两个定位圆孔位置，将车身顶盖的定位圆孔分别对准对应位置的斜面定位支撑装置上的定位销孔，并采用定位圆柱销自上而下依次穿过车身顶盖的定位圆孔与斜面定位支撑装置的定位销孔，进而实现通过两个斜面定位支撑装置对车身顶盖零件进行定位支撑；

由于前述步骤S5中，采用目视观察将顶尖测量支撑装置的圆锥顶尖与三坐标测量机的测量球头对齐，难免会存在一定误差，为更加精准的对车身顶盖这类大型曲面且薄壁零件定位，得到更加精准的测量结果，故，在测量时，建立除前述基本坐标系和整车坐标系以外的第三个坐标系：零件坐标系；

在整车坐标系下，通过在三坐标测量设备自带软件中输入包括：各RPS测量基准点坐标值，大小，方向，测量球头角度以及行走路径等，编辑所有RPS测量基准点的测量策略，实现三坐标测量设备对车身顶盖的自动测量并建立零件坐标系，由于Z向定位点均为点的形式出现，所以选用最佳拟合坐标系，并对最佳拟合坐标系进行迭代，其中，选择自动测量建系元素并进行3次迭代，最后，在此基础上对车身顶盖零件进行测量，将会得到更加精准的测量结果。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述方法通过调整基准，并将在三坐标测量机的测量空间范围内建立的基本坐标系，平移至零件所在的机构整体坐标系内，再通过三坐标测量机分别找出零件在测量空间范围内的测量点具体位置，并在测量点具体对应安装测量支撑，并进一步通过三坐标测量机测量末端的测量球头调整测量支撑，最终实现自动找正测量支撑对零件的测量支撑点位置。

2.如权利要求1所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述方法具体步骤如下：

S1：调整测量基准：选取零件上两个定位圆孔，确定与所述两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致的斜面为定位斜面，确定在定位斜面上与零件对应的定位圆孔孔径一致的孔为定位销孔；

S2：建立基本坐标系：在三坐标测量机的测量空间范围内XY轴所在平面设置尺寸与零件相匹配，且带有定位孔阵列的测量底板，以测量底板的顶面作为第一轴向约束；将测量底板长度方向两端定位圆孔之间连线的法向作为第二轴向约束；调整所述定位斜面与测量底板之间的夹角至符合理论数值，并以调整后的定位斜面上的定位销孔的圆心作为原点，建立基本坐标系；

S3：将基本坐标系平移至零件所在的机构整体坐标系内；

S4：在反向找正的支撑点位置安装测量支撑：三坐标测量机根据内存的零件测量基准点在机构整体坐标系中的坐标数据信息，在测量底板上方依次反向寻找确定测量支撑点位置，并在确定的测量支撑点位置安装测量支撑；

S5：调整测量支撑：依次调整测量支撑的顶尖高度，使测量支撑的顶尖与对应的三坐标测量机测量末端的测量球头对齐，此时测量支撑的顶尖位置即为零件三坐标测量支撑点。

3.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述步骤S1中，定位斜面与定位销孔是通过斜面定位支撑装置实现的；

所述斜面定位支撑装置由底座、铰接架和支撑板组成；

所述底座上开有安装孔，用于与测量底板安装连接；

所述铰接架安装在底座上，支撑板安装在铰接架上，支撑板上表面即为定位斜面，支撑板上表面开设的与零件上相对应的定位圆孔的直径一致的孔即为定位销孔；

所述铰接架沿中间铰接点旋转并保持角度，进而控制支撑板上的定位斜面的倾斜角度与零件的两个定位圆孔所在的平面的倾斜角度一致。

4.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述步骤S4和步骤S5中，测量支撑采用顶尖测量支撑装置；

所述顶尖测量支撑装置由支撑柱、顶尖调节座和圆锥顶尖组成；

所述支撑柱的底部开有连接孔，用于与测量底板安装连接；

所述顶尖调节座固定在所述支撑柱上表面，所述顶尖调节座通过螺纹连接实现高度调节，所述圆锥顶尖固定在顶尖调节座的顶部，通过手动旋拧顶尖调节座，控制顶尖调节座的高度，进而调节圆锥顶尖的尖端高度。

5.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

在所述步骤S3将基本坐标系平移至零件所在的机构整体坐标系内的过程中，如果在零件及其所在的机构整体数模中，零件上表面的各定位测量点的坐标所在表面与零件下表面的各定位支撑点所在表面因零件存在材料厚度而不一致时，需要在建立所述基本坐标系时，消除材料厚度的差值。

6.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

在所述步骤S5中，通过观察安装在三坐标测量机上的传感器指示灯判断顶尖与测量球头的对齐情况，其中：

当传感器指示灯为橘色时，表示顶尖与测量球头为轻微接触，此时为顶尖的最佳位置；

当传感器指示灯为红色时，表示顶尖与测量球头为过渡接触或者发生碰撞，此时需要降低顶尖的高度；

当传感器指示灯为绿色时，表示顶尖与测量球头未接触，此时需要升高圆锥顶尖的高度。

7.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

在所述步骤S5中，需要先对测量支撑的顶尖位置在Z向上进行补偿，然后再将顶尖与测量球头对齐；

所述补偿包括：零件的板厚尺寸，以及测量球头的圆心与零件上表面之间的距离。

8.如权利要求2所述一种大型薄壁曲面零件三坐标测量支撑点快速找正方法，其特征在于：

所述方法还包括测量优化，具体过程如下：

将零件放置在若干已调整完毕的测量支撑上，通过支撑斜面支撑零件，并通过定位销穿过零件定位孔及定位销孔实现对零件定位支撑；

在整车坐标系下，通过三坐标测量机对零件进行自动测量并建立零件坐标系，选用最佳拟合坐标系，并对最佳拟合坐标系进行迭代，最后，在此基础上对零件进行测量。

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