2z3z9)式10
[0062]3.4 把(X1, Y1, Z1)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、(x4, y4, z4)的數(shù)值代入式 8 ?式 10 聯(lián)立的三元一次方程組，求解X9、y9、Z9的數(shù)值，得到球心坐標(biāo)a (χ 9, y9, Zg):
[0063]代入后化簡得到的方程組為
[0064]10x9+2.6795zg= 1241.155
[0065]1x9 -1Oy9= 200
[0066]- 10x9+2.6795z9= - 758.845
[0067]求解得至Ij(x9, y9, Z9) = (100，80，90)；
[0068]步驟四、采用步驟三中的計算方法，根據(jù)(x5, y5, z5)、(x6, y6, z6)、(x7, y7, z7)、(x8, y8, z8)的數(shù)值，計算得到球心坐標(biāo) b = (x10, y10, z10) = (100,80，100)；
[0069]步驟五、球心坐標(biāo)b到球心坐標(biāo)a的矢量Hi1表示為(x 9 - x10, y9 - y10, Z9 - z10)=(O, O, - 10)，矢量Iii1歸一化后的矢量η !表示為Q1J1A) = (0,0, -1)；
[0070]步驟六、用非接觸式測頭II⑵對標(biāo)準(zhǔn)球(5)的表面進(jìn)行采點測量，采點數(shù)為8個，記錄該8個點對應(yīng)的機(jī)床示值坐標(biāo)和測頭輸出值，所述8個點的選擇應(yīng)滿足以下要求:
[0071]6.1采前4個點時，保持測頭輸出值相等為L3= 24，記錄前4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(xn, Yu, Z11) = (130，80，130)、(x12, J12, Z12) = (120，80，127.3205)、(x13, y13, z13)=(140，80，127.3205)、(x14, y14, z14) = (130，90，127.3205)；
[0072]6.2采后4個點時，保持測頭輸出值相等為L4= 25，記錄后4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(x15, y15, z15) = (130,80,131)、(x16, y16, z16) = (120,80,128.3205)、(x17, y17, z17)=(140，80，128.3205)、(x18, y18, z18) = (130，90，128.3205)；
[0073]步驟七、采用步驟三中的計算方法，根據(jù)(xn，yn, zn)、(x12, y12, z12)、(x13, y13, z13)、(x14, y14, z14)的數(shù)值，計算得到球心坐標(biāo) c = (x19, y19, z19) = (130, 80, 110)；
[0074]步驟八、采用步驟三中的計算方法，根據(jù)(x15,y15, z15)、(x16, y16, z16)、(x17, y17, z17)、(x18, y18, z18)的數(shù)值，計算得到球心坐標(biāo) d = (x20, y20, z20) = (130, 80, 111)；
[0075]步驟九、球心坐標(biāo)d到球心坐標(biāo)c的矢量m2表示為(x 19 - x20, y19 - y20, Z19 - z20)=(O, O, -1)，矢量 m2歸一化后的矢量 η 2表示為(i2，j2，k2) = (0,0, -1)；
[0076]步驟十、球心坐標(biāo)c到球心坐標(biāo)a的矢量P表示為(x9 - X19, y9 _ y19, z9 - z19)=(100 - 130，80 - 80，90 - 110) = ( - 30，0，- 20)；
[0077]步驟十一、在測量設(shè)備臺體(3)上固定被測工件(4)，用非接觸式測頭I (I)采集被測工件(4)表面上一個點Pt1，記錄機(jī)床示值坐標(biāo)(x21, y21, z21) = (200，180，190)和非接觸式測頭I (I)測頭輸出值L5= 20 ;用非接觸式測頭II (2)采集被測工件(4)表面上另一個點Pt2，記錄機(jī)床示值坐標(biāo)(x22，y22，z22) = (300, 250, 180)和非接觸式測頭(2)的測頭輸出值L6= 26 ;
[0078]步驟十二、將LpL1、矢量Ii1 Q1, J1, ki)和坐標(biāo)(x21, y21, Z21)的各項數(shù)值代入式11進(jìn)行計算，獲取點Pt1的空間坐標(biāo)e ；
[0079]e = ((L5 - L1) !^+X21, (L5 - L1) J-Jy21, (L5 - LDkAz21)式 11 ;
[0080]計算得到e = (200，180，186)；
[0081]步驟十三、將L6、L3、矢量 n2(i2, j2, k2)、坐標(biāo)(x22, y22, z22)和矢量 p (x9 _ x19, y9 _y19, Z9 - z19)的各項數(shù)值代入式12進(jìn)行計算，獲取點Pt2的空間坐標(biāo)f，計算公式如下:
[0082]f — ((L6 - L3) i2+x22+x9 _ x19，(L6 _ L3) j2+y22+y"9 ~~ Yi9> (Lg " L3) k2+z22+z9 _ Z19)式12
[0083]計算得到f = (270，250，158)；
[0084]所述空間坐標(biāo)e(200，180, 186)、空間坐標(biāo)f (270，250，158)即為非接觸式測頭I (I)和非接觸式測頭II⑵的測量點Pt。pt2i同一個坐標(biāo)系下的對齊的坐標(biāo)值。
[0085]通過上述測量點ptppt；^對齊的坐標(biāo)值，可以反映點pt丨和點pt 2的相對空間位置關(guān)系。
[0086]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法在使用復(fù)合坐標(biāo)測量設(shè)備上的不同非接觸測頭測量同一個工件上的不同點時，可以直接將各個點的坐標(biāo)對齊到同一個坐標(biāo)系下，給坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)的使用帶來方便。
【主權(quán)項】
1.一種不同非接觸式測頭測量數(shù)據(jù)的對齊方法，所述對齊方法是將三軸多測頭非接觸坐標(biāo)測量設(shè)備中不同測頭的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一個空間坐標(biāo)系下的方法，所述三軸多測頭非接觸坐標(biāo)測量設(shè)備上安裝了兩個非接觸式測頭，分別為非接觸式測頭I (1)和非接觸式測頭II (2)，其特征在于:該方法的步驟如下: 步驟一、在測量設(shè)備臺體(3)上固定標(biāo)準(zhǔn)球(5)，標(biāo)準(zhǔn)球(5)的半徑為R ; 步驟二、用非接觸式測頭I (1)對標(biāo)準(zhǔn)球(5)的表面進(jìn)行采點測量，采點數(shù)為8個，記錄該8個點對應(yīng)的機(jī)床示值坐標(biāo)和測頭輸出值，所述8個點的選擇應(yīng)滿足以下要求: .2.1采前4個點時，保持測頭輸出值相等為L1，記錄前4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(X1, Y1, Z1)、(x2, Y2, z2)、(x3, y3, z3)、(x4, y4, z4)； .2.2采后4個點時，保持測頭輸出值相等為L2,并且L2大于L i，記錄后4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(X5，Υδ) Ζ5)、(Χ6) Υδ) Ζ6)、(Χ7) I?, Ζ7)、(Χ8) Υδ) Ζδ); 步驟三、用(X1, Υι, Z1)、(χ2, Y2, ζ2)、(χ3, y3, ζ3)、(χ4, y4, z4)計算得到球心坐標(biāo)a (x9, y9, Zg)，計算方法如下: .3.1根據(jù)球面方程得到四個聯(lián)立方程:(X1 - X9)2+ (Y1 - y9)2+ (Z1 - Z9)2= R2式 1(x2 - x9)2+(y2 - y9)2+(z2 - z9)2= R2 式 2(x3 - x9)2+(y3 - y9)2+(z3 - z9)2= R2 式 3(x4 - x9)2+(y4 - y9)2+(z4 - z9)2= R2 式 4 .3.2通過對式I?式4的轉(zhuǎn)換，得到以下3個方程: (X1 - X9)2+ (Y1 - y9)2+ (Z1 - Zg)2= (X 2 - X9)2+ (y2 _ y9)2+ (z2 - Z9)2 式 5 (X3 - X9)2+ (y3 - y9)2+ (z3 - Z9)2= (x 4 _ X9)2+ (y4 - y9)2+ (z4 - Z9)2 式 6 (X1 - X9)2+ (y1- y9)2+ (Zl - Z9)2= (x 3 - X9)2+ (y3 _ y9)2+ (z3 - Z9)2 式 7 . 3.3將式5?式7展開整理后得到下列3個方程:(X12 - 2x1xg+y12 - 2j1j9+z^z - 2zlz9) = (x22 _ 2x2x9+y22 - 2y2y9+z22 - 2z2z9) 式 8(x3 _ 2x3xg+y3 _ 2y3yg+z3 _ 2z3zg) — (x4 _ 2x4x9+y4 _ 2y4yg+Z4 _ 2z4zg) 式 9(X12 - 2x1xg+y12 - 2j1j9+z^z - 2zlz9) = (x32 _ 2x3x9+y32 - 2y3y9+z32 - 2z3z9) 式 10 . 3.4通過求解式8?式10聯(lián)立的三元一次方程組，得到x9、y9、Z9的數(shù)值； 步驟四、采用步驟三中的計算方法，用(x5, y5, z5)、(x6, y6, z6)、(x7, y7, z7)、(x8, y8, z8)計算得到球心坐標(biāo)b (x10, y10, z10)； 步驟五、球心坐標(biāo)b到球心坐標(biāo)a的矢量Hi1表示為(X 9 - X10, y9 - y10, Z9 - z10)，矢量Iii1歸一化后的矢量叫表不為(i j, jj, kj)； 步驟六、用非接觸式測頭II (2)對標(biāo)準(zhǔn)球(5)的表面進(jìn)行采點測量，采點數(shù)為8個，記錄該8個點對應(yīng)的機(jī)床示值坐標(biāo)和測頭輸出值，所述8個點的選擇應(yīng)滿足以下要求: .6.1采前4個點時，保持測頭輸出值相等為L3，記錄前4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(xIl) Yll) Z11)、(X12) Yl2) Ζ12)、(Χ 13，Υ?3) Ζ13)、(Χ14，Υ?4> Ζ14); .6.2采后4個點時，保持測頭輸出值相等為L4,并且L4大于L 3，記錄后4個點的機(jī)床示值坐標(biāo)為:(X 15，Υ?5? Ζ15)、(Χ16，Υ?6? Ζ1β)、(X17f y17，ζ17)、(χ 18， Yl8, Z18)； 步驟七、采用步驟三中的計算方法，用(xn，yn, zn)、(x12, y12, z12)、(x13, y13, z13)、(x14, y14, z14)計算得到球心坐標(biāo) c (x19, y19, z19)； 步驟八、采用步驟三中的計算方法，用(X15, Yi5, Z15)、(X16, y16, Z16)、(X17, J11, Z17)、(x18, y18, z18)計算得到球心坐標(biāo) d(x2。，y2。，z20)； 步驟九、球心坐標(biāo)d到球心坐標(biāo)c的矢量m2表示為(χ 19 - X20, y19 - J20, Z19 - Z20)，矢量m2歸一化后的矢量n2表不為(i 2, j2, k2)； 步驟十、球心坐標(biāo)c到球心坐標(biāo)a的矢量P表示為(x9 - X19, y9 _ y19, z9 - z19)； 步驟十一、在測量設(shè)備臺體(3)上固定被測工件(4)，用非接觸式測頭I (1)采集被測工件⑷表面上一個點Pt1，記錄機(jī)床示值坐標(biāo)(x21, y21, z21)和非接觸式測頭I (1)測頭輸出值L5;用非接觸式測頭II (2)采集被測工件(4)表面上另一個點Pt2，記錄機(jī)床示值坐標(biāo)(x22, y22, z22)和非接觸式測頭(2)的測頭輸出值L6; 步驟十二、將L5、L1、矢量Ii1Q1, Ic1)和坐標(biāo)(x21, y21, z21)采用如下公式進(jìn)行計算，獲取點Pt1的空間坐標(biāo)e，計算公式如下:e = ((L5 - L1) i!+x21, (L5 - L1) J-^y21, (L5 - L1) 1^+ζ21) 式 11 ;步驟十三、將!^、!^、矢量]!““，j2, k2)、坐標(biāo)(x22, y22, z22)和矢量 p (x9 _ x19, y9 _ y19, z9 -z19)采用如下公式進(jìn)行計算，獲取點pt2的空間坐標(biāo)f，計算公式如下:f — ((Lg _ L3) i2+x22+x9 - x19，(L6 - L3) j2+y22+y9 ~~ Υ?9> (Lg " L3) k2+z22+z9 - z19)式.12 ； 所述空間坐標(biāo)e、空間坐標(biāo)f即為非接觸式測頭I (1)和非接觸式測頭II (2)的測量數(shù)據(jù)在同一個坐標(biāo)系下對齊的測量結(jié)果。
【專利摘要】本發(fā)明是一種不同非接觸式測頭測量數(shù)據(jù)的對齊方法，所述對齊方法是將三軸多測頭非接觸坐標(biāo)測量設(shè)備中不同測頭的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一個空間坐標(biāo)系下的方法，所述三軸多測頭非接觸坐標(biāo)測量設(shè)備上安裝了兩個非接觸式測頭，分別為非接觸式測頭Ⅰ(1)和非接觸式測頭Ⅱ(2)，該方法在使用復(fù)合坐標(biāo)測量設(shè)備上的不同非接觸測頭測量同一個工件上的不同點時，可以直接將各個點的坐標(biāo)對齊到同一個坐標(biāo)系下，給坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)的使用帶來方便。
【IPC分類】G01B11/00, G01B21/00
【公開號】CN105115456
【申請?zhí)枴緾N201510424199
【發(fā)明人】劉勇, 畢超, 李昆, 房建國, 戴長軍, 唐純純, 劉京亮, 徐昌語
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月17日