[发明专利]一种超量程工件的空间位置误差检测方法

权利要求书

1.一种超量程工件的空间位置误差检测方法，其特征在于，工件上包括两个基准和一个被检测对象，两个基准分别为第一基准(A)和第二基准(B)，工件水平放置时；

第一基准(A)在俯视图平面的投影为l₃，第二基准(B)俯视图平面的投影为l₂，被检测对象在俯视图平面的投影为l₁；

其中，l₃与l₁平行，l₂与l₁垂直，第一基准(A)与被检测对象的距离超出量程，第二基准(B)与被检测距离在量程内，第一基准(A)与第二基准(B)的距离在量程内；

该方法包括如下步骤：

一、确定测量过程中的桥接基准；

二、建立计算模型和对应计算公式；

三、利用桥接基准分别测量计算出l₁、l₂与桥接基准的空间位置关系及误差，对照计算模型后得出对应计算公式，并最终计算得出l₁对l₃的空间位置关系及误差；

所述【步骤二】包括如下分步骤：

I、根据l₁与l₃在投影平面内偏摆方向，得出l₁、l₂与l₃三条直线在同一投影平面内的位置关系可能的四种情形；具体如下：

(1)、(2)情况是l₁与l₃在投影平面内偏摆方向相反，即l₁与l₃的平行度有增大的趋势，此时l₁、l₂与l₃三条直线的内角夹角组成三角形；

(3)、(4)种情况是l₁与l₃在投影平面内偏摆方向相同，即l₁与l₃的平行度有减小的趋势；

II、对所述四种情形分别提供对应计算l₁对l₃的空间位置关系及误差的公式；

i、【步骤二、I】中的(1)、(2)情况时，l₁与l₃之间的数学关系为：

式中：f为l₁对l₃的平行度，a为l₁与l₂垂直度实测值，b为l₂与l₃的垂直度，|l₁|为l₁的长度，|l₂|为l₂的长度；

ii、【步骤二、I】中的(3)、(4)情况时，l₁与l₃之间的关系为：

式中：f为l₁对l₃的平行度，a为l₁与l₂垂直度实测值，b为l₂与l₃的垂直度实测值，|l₁|为l₁的长度，|l₂|为l₂的长度。

2.如权利要求1所述的超量程工件的空间位置误差检测方法，其特征在于，

所述【步骤一】包括如下分步骤：

I、判断第一基准(A)、第二基准(B)和被检测对象两两之间距离是否在在量程内，在量程内的测量数据能够准确的测量其间的空间位置误差被采用，否则不采用；得到第一基准(A)与第二基准(B)的距离在量程内，第二基准(B)与被检测对象距离在量程内；

II、取各测量数据中共同元素作为桥接元素；两组测量数据中有共同元素第二基准(B)，因此取第二基准(B)为桥接基准。

3.如权利要求1所述的超量程工件的空间位置误差检测方法，其特征在于，所述【步骤三】包括如下分步骤：

I、利用桥接基准分别测量计算出l₁、l₂与桥接基准的空间位置关系及误差，对照计算模型，得出属于其中的哪种情况；具体包括如下小步骤：

i、先将检具水平放置在三坐标测量机平台上，基本找正并固定平稳采集第一基准(A)元素要素，等高采集第二基准(B)直线要素，并计算和评价得出l₂与l₃的垂直度b；此时，以第一基准(A)法向矢量找正建立坐标系Y轴正向，竖直向上方向为Z轴正向，X轴正向垂直于YZ平面向外，再分别于第二基准(B)直线要素上采集点数组[x₁，x₂]，观测点数组[x₁，x₂]的X坐标值，结合l₁、l₂和l₃投影示意图即可判断并标记出l₂与l₃直线的位置关系；

ii、同理，将检具沿Y轴方向旋转90°放置在三坐标测量机平台上，使l₃与Z轴方向平行以便于测量，采集孔(C)轴线要素和第二基准(B)直线要素，评价出l₁与l₂的垂直度a，此时以孔(C)轴线找正建立坐标系Z轴正向，向右方向为Y轴正向，X轴正向垂直于YZ平面向外，再分别于第二基准(B)直线要素上采集点数组[z₁，z₂]，观测点数组[z₁，z₂]的Z坐标值，结合l₁、l₂和l₃投影示意图即可判断并标记出l₁与l₂直线的位置关系；

iii、依据上述数据可判断l₁、l₂与l₃的位置关系，按照l₁、l₂和l₃投影示意图画出简图，对照【步骤二】中l₁、l₂与l₃三条直线在同一投影平面内的位置关系得出属于其中的哪种情况；

II、依据得出的情况，选择对应的公式计算得出l₁对l₃的平行度f：l₁、l₂与l₃的位置关系为【步骤二】中所述的第(1)、(2)中情况时，采用式(1)计算l₁对l₃的平行度f；l₁、l₂与l₃的位置关系为【步骤二】中所述的第(3)、(4)中情况是，采用式(2)计算l₁对l₃的平行度f。