[发明专利]射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法

权利要求书

1.一种射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法，采用三坐标测量机， 其特点是包括如下步骤：

(1)、单翼形位公差及极头波浪线测量采用红宝石球型测针,每次在测 量前要进行测针的校准，结果形状误差小于0.015mm，名义直径与理论值 的差值小于1％为接受范围；

(2)、测量室温度应控制在20℃±2℃，测量室湿度控制在40％～65％RH；

(3)、采用UG制图软件建立射频四极场电极三维数学CAD模型，选用右 手直角坐标系，以底面长度方向中心线为X轴，底面宽度方向为Y轴方 向，高度方向为Z轴，坐标原点位于底平面X方向中心线和极头Z轴方 向中心线在单翼端面的交点处；

(4)、通过测量软件对比极头数学模型曲线与理论曲线是否一致，确保 数学模型的准确性；理论曲线是通过束流动力学程序计算的一组数据， 类似一条谐振曲线，呈波浪线形状，测量人员通过三坐标测量软件在三 维CAD数学模型上截取出测量点，测量数据的拟合曲线和理论曲线之间 的对比通过三坐标测量软件中的曲线对比功能来实现，测量曲线和原始 理论曲线误差控制在1.0μm以内；

(5)、将射频四极场电极放置到三坐标测量机平台上，为了能够准确测 量将射频四极场电极放置在测量工装上；工装与工件接触面要保证平整， 无受力变形，工装表面磨加工，平面度为0.02mm；

(6)、产品在进入测量室后要放置24小时以上才能开始测量工作；

(7)、在测量软件中采用右手直角坐标系，采用确定两个坐标系方向和 一个坐标系原点的方法建立工件坐标系，手动模式下，在左右两端基准 面A上采集4点，构建基准面AM,在基准面B上采集4点构建基准面BM， 在基准面B和C上各采集一点:点-BM,点-CM，根据工艺在基准面D或者E 上采集4点建基准面DM或者EM，用平面AM法向定义坐标系空间第一方 向Z+，用平面BM法向的反向定义坐标系平面第二旋转方向X+，做点-BM, 点-CM的对称中心点M置坐标系X零点，平面AM延Z+方向偏移至曲线坐 标系原点置坐标系Z零点，平面DM延Y+方向偏移至曲线坐标系原点置坐 标系Y零点平面EM延Y-方向偏移至曲线坐标系原点置坐标系Y零点,测 量坐标系建立完成；AL,AR,B,C为基准要素，A1，A2，A3，A4，B2，B3 等为主要测量尺寸，根据这些要求编制测量机程序，测量每个元素的点 数，运行的最优化路径，自动整理计算和评价结果；

(8)、坐标系建立完成后在CNC模式下重新测量各基准平面；

(9)、在数模上抽取射频四极场极头波浪线，包括分圆弧端部分和调制 线端部分，按步距≤0.25mm间距采点测量点坐标，通过扫描模式采集曲 线点坐标，在曲线评定模块下得出轮廓度结果；

(10)、射频四极场电极检测过程由设备根据编制好的程序：测量软件编 写，通过在CAD模型上抽取元素，得到元素的理论值，输入测量参数， 点数，路径参数，生成程序字节，自动计算和评价图纸要求尺寸和形位 公差结果；

(11)、将三维CAD模型里的坐标系和实际测量时建立的坐标系模型对应， 测量时建立的坐标系模型原点偏移到CAD模型中曲线原点的位置，通过 测量软件截取出极头部分曲线上的点坐标，根据步距小于0.25mm的要求， 等距离在曲线上取出测量点，三坐标测量机根据测量点在工件表面进行 扫描测量，得到实际工件上点的空间坐标(X,Y,Z),将实测点和理论测 量点一一对比，得到测量结果：负偏差最大的点和正偏差最大的点；

(12)、测量极头曲面上最高点，根据设计人员提供的点坐标，找出其中 Z坐标数值最大的点为最高点，得到这个点的坐标值；实际测量出的点和 这个点比较空间距离，即为最高点的实际偏差；

(13)、测量极头空间三维曲面截面线，此截面线是一条三维空间曲线， 截面线在CAD模型上射频四极场工件两端面25mm左右的位置和射频四极 场中心的位置上截取，点数为63个，曲线测量结束后将所有的点采用最 小二乘法拟合成一个圆弧，实测圆心坐标值与理论圆圆心坐标值的差值 来评价极头的曲面是否相对于基准对称；

(14)、对测量结果数据保存备份。

2.根据权利要求1所述的射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法，其 特征在于：所述的第八步骤包括：

a)平面AL，均匀分布采集20点；平面AR、均匀分布采集20点；平面B、 均匀分布采集20点；平面C、均匀分布采集20点；平面D、均匀分布采 集6点；平面E、均匀分布采集6点；极头两侧平面，均匀分布采集12 点；

b)在平面B、平面C的前中后：前后离端面5mm，高度在平面B、C的中 心的位置各采集三个矢量点，评价这三组对称点相互之间的距离；

c)在极头左侧平面和极头右侧平面的前中后：前后离端面5mm,高度在极 头侧面的中心位置各采集三组对称点，评价这三组对称点相互之间的距 离A2前，A2中，A2后的点到点距离，评价极头左侧面前中后点与平面B 前中后对应点之间沿坐标系X方向的点到点距离A3前，A3中，A3后， 评价极头右侧面前中后点与平面C前中后对应点之间沿坐标系X方向的 点到点距离A4前，A4中，A4后；

d)在平面AL、平面AR的前中后中心位置：前后离端面5mm，左右位于 AL、AR的中心各采集三个矢量点，在左右圆弧底平面前中后位置：左右 离圆弧与底面切点向中心偏5mm各采集三个矢量点，评价左右两侧单点 之间的Z向距离；

e)在平面D、平面E上离任意侧面偏移5mm按上下左右均分采集左上、 左下、中上、右上、右下五个位置的对称点，评价前后两侧面单点之间 的Y向距离。