[发明专利]射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及三坐标测量机测量复杂三维空间曲面技术领域，尤其是涉及一种利用三坐标测量射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法。 

背景技术

射频四极场(RFQ)电极的制造水平是影响RFQ腔体性能参数的关键之一。极头承载着射频高电压，其稳定可靠性对RFQ腔体非常重要，因此，能否通过良好的测量技术保证RFQ电极极头加工质量，关系RFQ腔体品质因数的高低及谐振频率的稳定性。目前，用常规测量手段时，由于RFQ电极极头是一个三维空间曲面，所以很难实现测量，是极头加工检测的难点所在。 

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法，从而有效解决现有技术的问题。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的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： 

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；