[发明专利]凸轮轴上被测对象的采样位姿修正与轮廓形貌测量方法

说明书

本发明公开了凸轮轴上被测对象的采样位姿修正与轮廓形貌测量方法，第一次修正：将凸轮轴坐标系o₀x₀y₀z₀转换到仪器坐标OXYZ内；第二次修正：将凸轮轴中心轴线平移到被测对象中心点处，以保证仪器测头能够对被测对象进行正常采样，使得仪器测头能够在仪器坐标系内相对于平移后的凸轮轴中心轴线进一步修正采样位姿；第三次修正：计算被测对象相对于凸轮轴坐标系中的参考基准面的夹角偏差，根据所述夹角偏差将被测对象坐标系转换到仪器坐标系，使得仪器测头能够在仪器坐标系内相对于被测对象的轮廓修正采样位姿。修正采样位姿后获取采样数据并拟合出相应的轮廓形貌。本发明解决了在仪器坐标下下采样路径与被测对象真实轮廓曲线不匹配的问题。

技术领域

本发明涉及凸轮轴上被测对象的测量技术领域，尤其涉及一种凸轮轴上被测对象的测量位姿修正方法。

背景技术

测量过程前，凸轮轴被在装夹到仪器转台上，通过仪器上下顶尖固定，其仪器上下顶尖的连线为平行于仪器坐标系的Z轴。用于凸轮轴测量的仪器坐标系为OXYZ，凸轮轴自身的坐标系为o₀x₀y₀z₀，各被测对象(轴颈、凸轮等)的坐标系为o_kx_ky_kz_k，旋转角度为θ_k。

偏心误差产生的原因如下：1)凸轮轴中心轴线与顶尖连线不平行，存在空间夹角，导致偏心误差，也叫安装误差；2)凸轮轴上的被测对象(轴颈、凸轮等)相对于凸轮轴中心轴线存在偏心量。被测对象相对于凸轮轴的中心线存在偏心量的原因在于：①被测对象在设计时，被测对象的轴线z_k与凸轮轴中心轴线z₀是平行的，但是z_k与z₀在x₀y₀平面内具有偏差量。②设计时z_k与z₀不平行或加工工艺产生的不平行，不仅各被测对象位姿相较于参考平面x₀y₀平面出现偏差夹角α_k，在参考平面x₀z₀内也出现偏差夹角β_k。

采样前，仪器根据输入的被测对象设计参数生成相应的采样路径，并控制传感器按照所生成的采样路径进行采样。但是，由于凸轮轴的偏心误差，使得所生成的采用路径不能匹配被测对象在仪器坐标系内的空间姿态，导致传感器不能沿着被测对象的真实轮廓曲线进行采样，最终通过采样点拟合出来的被测对象轮廓与实际的轮廓存在较大偏差。因此，如何对仪器测头的采样位姿进行修正，是使其产生能够匹配被测对象轮廓的采样路径的关键。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种凸轮轴上被测对象的采样位姿修正方法，解决如何修正仪器测头在仪器坐标系内的采样位姿，使其产生能够匹配被测对象轮廓的采样路径的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种凸轮轴上被测对象的采样位姿修正方法，包括以下步骤：

将工件装夹在仪器转台上，通过仪器顶尖竖向固定工件上的凸轮轴；依次对仪器测头的位姿进行三次修正；

第一次修正：将凸轮轴坐标系o₀x₀y₀z₀转换到仪器坐标OXYZ内，使得被测对象坐标系o_kx_ky_kz_k随同凸轮轴坐标系o₀x₀y₀z₀初步转换到仪器坐标OXYZ内，从而使得仪器测头能够在仪器坐标系内相对于凸轮轴中心轴线初步修正采样位姿；