[发明专利]一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法

权利要求书

1.一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，该测量方法包括下列步骤：

(a)设定测针在测量过程中与待测工件表面接触的期望接触力f_r，设定所述测针扫描待测工件表面的期望扫描速度v，所述测针以所述期望扫描速度和恒定期望接触力沿待测工件表面扫描，并获得多个采样点；

(b)对于每个采样点，分别测量每个采样点对应的所述测针与测量工件接触沿测针方向和垂直于所述测针方向的实际接触力f_x和f_y的大小，根据该测针方向和垂直于测针方向的实际接触力计算二者的实际接触合力f_e大小和方向，然后计算该实际接触合力方向与所述测针方向的夹角θ_i；

(c)计算相邻采样点之间夹角的差值，判断该差值是否满足预设角度变化阈值，满足所述预设角度变化阈值的采样点为测量点；

(d)保存每个测量点扫描获得的坐标，该坐标为所述测针球头球心的坐标，将该坐标补偿所述测针球头的半径后获得每个测量点对应的所述测针与待测工件表面实际接触点的坐标，所有测量点对应的实际接触点的坐标的集合即为所需的测量结果，由此完成待测工件表面的测量。

2.如权利要求1所述的一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述测针以所述期望扫描速度和恒定期望接触力沿待测工件表面扫描的过程中，还需实时测量每个采样点的实际接触力，通过PID控制使得每个采样点对应的实际接触力与所述期望接触力相等。

3.如权利要求1或2所述的一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述测针以所述期望扫描速度和恒定期望接触力沿待测工件表面扫描的过程中，还需实时测量每个采样点的实际扫描速度，并使得每个采样点对应的实际扫描速度与所述期望扫描速度相等。

4.如权利要求1所述的一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，在步骤(b)中，获得所述实际接触合力f_e和夹角θ_i后，采用PID控制使得所述实际接触合力f_e等于所述期望接触力f_r，由此使得所述测针在测量过程保持恒定的力扫描测量，同时，利用所述夹角θ_i和期望扫描速度v，分别计算并获得沿测针方向和垂直于所述测针方向的实际扫描速度，所述测针按照所述实际扫描速度扫描以此实现恒定的速度扫描测量。

5.如权利要求4所述的一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，优选按照下列表达式计算所述测针方向和垂直于测针方向的实际扫描速度，以此保持所述测针按照期望扫描速度进行扫描，

其中，v_x是采样点沿所述测针方向的实际扫描速度，v_y是采样点沿所述垂直于测针方向的实际扫描速度，f_x是采样点沿所述测针方向的实际接触力，f_y是采样点沿所述垂直于测针方向的实际接触力，v是采样点的期望扫描速度。

6.如权利要求1所述的一种自适应采样的复杂曲面接触式测量方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述将该坐标补偿所述测针球头的半径后获得每个测量点对应的所述测针与待测工件表面实际接触点的坐标，优选按照下列表达式进行，

x_c＝x₀+Rsinθ_i

y_c＝y₀+Rcosθ_i

其中，x₀和y₀分别为所述测针球头球心在X轴和Y轴方向的坐标，R为所述测针球头的有效半径，x_c和y_c分别为实际接触点在X轴和Y轴方向的坐标。