[发明专利]一种以微三角形重心坐标为目标点测量空间旋转曲面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间曲面的自动化测量领域，尤指一种空间旋转曲面的测量方法。本发明适用于烟草机械如空间凸轮、叶片等零件中含空间旋转曲面的测量和逆向工程；同时也适用于我国航空航天、汽车制造及机械制造等领域对叶轮、叶片轮廓面的测量及其逆向工程等。

背景技术

在三坐标测量机上用触发式测头完成空间曲面轮廓的精密测量，人工测量模式难以完成，必须设计测量程序，原因在于其轮廓面上所测点的法线难确定，测针难于沿其法线做补偿测量。

在现实的生产生活中，空间旋转曲面的应用范围广，在烟草机械设备中，典型的就是那些空间凸轮面、叶片面、各种复杂凸轮及完成各种高速运动功能的旋转面等；在机械制造业，如航空航天领域能完成空气动力学功能的叶片面、机床制造业的圆柱空间凸轮等；在航海中，如完成流体力学功能的叶轮轮廓面，它们对轮廓面的制造要求很高。在三坐标测量领域，测量软件系统一般都是国外产品，主要有PC-DMIS(美国)、TUTOR(意大利)、QUINDOS(德国)等，有的不开放测量程序设计，有的给出曲线面扫描功能如PC-DMIS CAD，但应用范围窄。实际上，测量机厂商很难设计出符合任何空间旋转曲面扫描要求的通用商品软件。部分先进的测量机有曲线面测量功能，但一般要借助于CAD模型，如PC-DMIS，没有CAD模型，一般要用数学方法处理测量数据，或使用相应的处理软件来完成，因此，对空间旋转曲面的测量难度较大。在目前科技信息中，也难于查询到用三坐标测量机完成空间旋转曲面的直接测量方法。

在逆向工程中，二维曲线的测量，可以采用关闭测针半径补偿的测量方法，以降低测试技术要求，再用应用软件如Prof、CAD/CAM等来完成等距曲线面生成，但获取该轮廓的数据文件也复杂；对三维空间旋转曲面而言，若关闭测针半径做测量，则在CAD/CAM中完成其等距曲面生成的难度大，对空间旋转曲面也一样。所以在实现空间旋转曲面的反求设计及计量检定等过程中，难度加大，例如，要研究或改进空间旋转曲面性能，不但要获取其轮廓坐标图形，还要获得轮廓数据文件等。

而在三坐标测量技术中，如果启动测针半径补偿，其测量理论要求测针沿着所测点的法向矢量趋近测量，否则将产生测量误差，或错误的测量结果。

综上所述，对空间旋转曲面的测量在三坐标测量领域是较难的，被称为几何量测试中的关键技术之一，作为三坐标测量商品软件，目前在国内还没有发现相关的应用或报道。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够精确测量空间旋转曲面的以微三角形重心坐标为目标点测量空间旋转曲面的方法。

为了解决上述问题，本发明所述以微三角形重心坐标为目标点测量空间旋转曲面的方法包括如下步骤：

0)根据所述空间旋转曲面建立坐标系；

1)确定空间旋转曲面的测量范围，即所述空间旋转曲面上的点在坐标平面上的投影点的极半径R的取值范围，并在所述范围内选取多个极半径R；

2)针对每一个极半径R，构建多个微三角形计算其所确定的平面的法向矢量，以其重心坐标为目标点，运用等分度法对空间旋转曲面上的一条曲线进行测量，所述微三角形在坐标平面上的投影为一正三角形，其中一个顶点或该三角形的重心在坐标平面上的投影点的极半径为R。

3)生成数据文件，格式符合专业软件的读取格式；

4)通过标准球实验分析该正三角形高d的取值范围。

与现有技术相比，本发明所述的以微三角形重心坐标为目标点测量空间旋转曲面的方法的有益效果为：