[发明专利]接触式测量测针球头半径精密补偿方法

说明书

本发明公开了一种接触式测量测针球头半径精密补偿方法。所述接触式测量测针球头半径精密补偿方法包括如下步骤：使用两个非等球头半径的测针对待检测表面同一目标点进行测量；利用测针1对目标点进行第一次检测，获得测针1的检测值；利用测针2对目标点进行第二次检测，获得测针2的检测值；基于测针1和测针2对同一目标点的两次检测值，以及两个测针的球头半径，计算出目标点的位置值。本发明采用非等球头半径的两个测针对同一目标点进行接触式测量，最终目标点的检测值由两个测针的测量值直接计算获得，能有效解决对未知参数的复杂空间曲面检测时球头半径补偿的问题，大大提高了接触式测量方法的检测精度和可靠性。

技术领域

本发明属于复杂自由空间曲面接触式检测技术领域，特别涉及一种接触式测量测针球头半径精密补偿方法。

背景技术

接触式测量方法在物体型面检测上应用广泛。如在直线位移传感器中，利用可伸缩接触式测针检测目标位置；在三坐标测量机中，利用接触式测针检测物体的复杂曲面。但利用接触式测针进行检测存在一个固有问题，即测针球头半径补偿。由于测针的检测端部均为球头，测量系统只能记录球头的球心位置，需进行半径补偿后才可以获得检测面上的实际位置。由于复杂曲面上的检测点法矢量与测针逼近的方向不一致，因此无法确定测针与检测表面实际接触点的位置，补偿困难。

现有方法中有根据得到的测针球心所在位置沿测针逼近方向偏置球头半径值，得到目标检测点位置。该方法要求目标检测点处的法矢量与测针逼近的方向一致，多用于平面的检测。

对已知参数的曲面进行检测，可以求解出目标检测点处的法矢量，根据计算出的法矢量对测针检测数据进行等径偏移，得到目标检测点的位置。该方法检测精度高，但只能用于对已知参数的曲面检测。

对于未知参数的复杂曲面检测，现有的方式是：首先利用检测得到的某测点测针球心位置以及其相邻测点测针球心位置信息，通过拟合的方式得到局部的曲线或曲面，再求出曲线或曲面在该检测点处的法矢量，最后以测点的球心位置沿所求法矢量方向偏置球头的半径值得到实际检测点的位置。该方法中检测点处的法矢量与通过拟合曲线或曲面得出的法矢量不同，采用拟合的方式不一定能够如实的反应检测表面的实际状态，因此该方法检测精度较低，可靠性不足，特别对复杂自由空间曲面的检测，难以满足检测精度要求。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提出了一种接触式测量测针球头半径精密补偿方法，用于解决现有接触式测量中测针球头半径补偿存在的问题。

本发明为了实现上述目的，提出的一种接触式测量测针球头半径精密补偿方法，包括如下步骤：

(1)使用两个测针对同一目标点P_s进行测量，所述的两个测针分别为测针1和测针2，所述测针1的测针球头半径r₁与所述测针2的测针球头半径r₂不相等；

(2)利用所述测针1对目标点P_s进行第一次检测，获得所述测针1的检测值L₁，L₁为测针1的测针球心O₁所在位置；

(3)利用所述测针2对目标点P_s进行第二次检测，获得所述测针2的检测值L₂，L₂为测针2的测针球心O₂所在位置；

(4)基于所述测针1和测针2对同一目标点P_s两次检测值L₁和L₂，以及所述测针1和测针2的测针球头半径r₁和r₂，并在所述测针球头半径r₁和r₂不相等的基础上，计算出目标点P_s的位置值L_s，计算方法为：

上述计算方法还可以是：