[发明专利]一种基于测量点几何特征迭代配准的工件位姿调整方法

权利要求书

1.一种基于测量点几何特征迭代配准的工件位姿调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：统一测量坐标系和工件坐标系，检测工件获得接触测量数据；

步骤2：根据接触测量数据计算测量点的加工偏差和超差量OT；

步骤3：如果测量点的OT均不为零，则转入步骤4，否则结束；

步骤4：选择超差曲面，得到表面旋转配准矩阵和表面平移配准矩阵，分别将其耦合到工件旋转配准矩阵和工件平移配准矩阵中；

步骤5：根据指定机床的拓扑结构和工件旋转配准矩阵计算工件坐标系的调整量；

步骤6：根据指定机床的工件坐标系重新调整工件定位；

步骤7：根据步骤5得到的调整量调整工件坐标系，检测工件获得接触测量数据，转入步骤2；

所述步骤2中加工偏差和超差量OT的计算方法如下：

S1：设第n个面上第m个测量点的理论坐标为P_{n_m}(x_{n_m},y_{n_m},z_{n_m})，实际坐标为P′_{n_m}(x′_{n_m},y′_{n_m},z′_{n_m})，测量方向为d_{n_m}(i_{n_m},j_{n_m},k_{n_m})，加工偏差为：

S2：定义第n个表面上的上、下偏差分别为和分解后得到上、下偏差在X、Y和Z方向上的分量

S3：每个测量点在X、Y和Z方向上的超差量如下：

。

2.根据权利要求1所述的一种基于测量点几何特征迭代配准的工件位姿调整方法，其特征在于，所述接触测量数据包括具有确定检测方向的理论和实际测量点坐标、检测表面的测量矢量方向和公差。

3.根据权利要求1所述的一种基于测量点几何特征迭代配准的工件位姿调整方法，其特征在于，所述步骤4中表面旋转配准矩阵计算方法如下：

设S_n为矢量v′_n与v_n所构成平面的法矢，θ_n为v′_n与v_n的夹角：

S_n＝v′_n×v_n＝(i_n-S j_n-S k_n-S 0)^T

其中v′_n为实际表面特征矢量，v_n为理论表面特征矢量；θ_n＝arccos(v_n·v′_n)；

则表面旋转配准矩阵R_n为：

式中：

4.根据权利要求3所述的一种基于测量点几何特征迭代配准的工件位姿调整方法，其特征在于，所述步骤4中将表面旋转配准矩阵耦合到工件旋转配准矩阵方法如下：

将Z轴定义为参考方向，实际表面特征矢量v′_n可以通过Z轴和表面旋转配准矩阵R_n变换：

工件实际特征矢量v′为：

式中：N为测量特征面总数；

工件旋转配准矩阵R根据实际特征矢量v′和理论特征矢量v通过式(5)计算得到。