[发明专利]一种超量程工件的空间位置误差检测方法

说明书

本发明公开一种超量程工件的空间位置误差检测方法，工件上包括两个基准和一个被检测对象，第一基准在俯视图平面的投影为l₃，第二基准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；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。本发明解决了工程测量中被测工件超过仪器量程的测量难题，扩展了主流生产型三坐标测量机的测量范围，提升了仪器的测量能力；使企业不必为此购买更高精度、更大量程且价格昂贵的坐标测量机，大幅节省了企业的检测成本。

技术领域

本发明是属于几何量精密测量技术领域。

背景技术

在几何量精密测量技术领域，尤其是工程测量方面，普遍存在一个较难解决的测量技术问题，即尺寸长度超过仪器量程的位置误差参数检测。

如图1(a)、(b)所示分别为一种精密工装检具的俯视图和正视图，被测检具为细长型结构，图2所示为该检具三维结构模型，其长度超过1800mm，图1中第二基准B为凸台细长型基准面，图中标示的位置公差为被检测对象——孔C轴线——相对于第一基准A、第二基准B的平行度和垂直度，其中孔C轴线与第一基准A水平距离达1500mm。该位置公差设计指标为0.02mm，属于较大尺寸的高精度几何量三维测量。

当前，对于此类工件空间位置误差的测量，一般采用测量范围大的高精度三坐标测量机实现，可用探头分别测量采集被测轴线要素和平面基准要素数据，再通过测量机专用软件计算和评价得出位置误差结果。三坐标测量机为通用型测量仪器，具有操作方便测量高效的特点，对于多数常规工件很容易满足测量要求，但是仪器精度和量程本身是一对矛盾体，即随着仪器量程的增大，仪器精度会降低。现在市场上主流生产型三坐标测量机探测误差加上行程误差在接近两米量程时允许误差限将达到甚至超过0.008mm。根据测量基本准则，所选用的测量仪器固有的最大允许误差与产品检验公差极限的对应值之比为1/3～1/10，即被测工件公差最小为0.024mm。可见，主流生产型三坐标测量机在精度上难于满足上述检具直接测量要求；同时由于被测孔C轴线要素受测量仪器的上方横梁遮挡，同时采集第一基准A、第二基准B和孔C轴线要素较难实现。另外，计量型三坐标测量机虽然精度高，但量程通常较小。

解决此类工件空间位置误差测量的一般方案为：将工件放置在具有更高精度和更大量程的坐标测量机上，以接触探头采集基准要素和被测要素数据。在测量过程中，为了避免被测要素实体的上下遮挡，采用加长测杆来实现，在采集完两种要素数据后，通过测量机专用软件计算和评价其位置误差，给出其测量结果。

显而易见，在被测要素与基准要素之间存在较长距离，当其距离超过测量仪器量程时，通常测量仪器已无法进行测量。

因此，现阶段无法采用经济适用的直接测量法实现该检具位置误差的准确测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有主流生产型和计量型三坐标测量机在精度上难于满足尺寸长度超过仪器量程的工件的位置误差参数检测。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供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和第二基准，工件水平放置时；

第一基准在俯视图平面的投影为l₃，第二基准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；